熔体处理对电磁分离铝-硅合金中富铁相杂质的影响

研究了不同的熔体处理工艺和添加金属锰相结合的方式对铝-硅合金中富铁相杂质形态规则化的影响，并利用电磁场对取得不同规则化效果的富铁相杂质进行静态分离试验。试验结果表明，铝-硅合金经过前期熔体处理，富铁相的规则化效果较理想，锰的加入量为Mn／Fe（摩尔比）=0.5～1.1；当Mn／Fe=1.1时，电磁净化的效果最为理想，铁的质量分数可以减少41％。     

富铁相杂质形态对电磁净化铝熔体效果的影响

采用加入金属锰来改善铝熔体中富铁相杂质的形态,并研究了Mn的加入量对富铁相形态的影响,确定了当Mn和Fe的摩尔比为1.4～1.5时,富铁相的形态变成了较规则的块状形态.并对不同Mn的加入量的铝合金进行了静态电磁净化试验,试验结果表明富铁相杂质的存在形态直接影响到净化效果,经过形态规则化的富铁相杂质净化效果有明显改善.     

电磁分离设备参数对铝硅合金中富铁相杂质分离效果的影响

电磁场发生器是电磁分离的动力来源,分离器是金属熔体的载体,它们的参数直接影响到电磁分离的效果。文中以铝硅合金中的富铁相杂质颗粒为分离对象,利用流动试验研究了磁感应强度、分离通道截面形状和金属熔体回路尺寸对分离效率的影响。试验结果表明,增加磁感应强度、采用平板型分离通道、增大金属熔体回路面积可以改善电磁分离的效果。     

铝硅合金中富铁相杂质的电磁分离

采用熔体过热处理与加锰相结合的方法来改善铝硅合金中富铁相杂质的析出形态,在此基础上对不同含锰量的铝硅合金进行了电磁分离净化。试验结果表明,采用熔体过热处理与加金属锰相结合的方法可使铝硅合金中的富铁相变为尺寸均匀的颗粒状,通过控制锰含量可使富铁相的直径控制在10~40μm之间;铝硅合金中富铁相电磁分离处理的效果取决于Mn和Fe的含量比,当Mn和Fe的摩尔含量比为1.1时,富铁相杂质的一次电磁分离效率为65%。     

颗粒增强铸造铝基复合材料的研究状况

介绍了颗粒增强名基复合材料的制造工艺，影响铝基复合材料制造工艺的主要因素以及颗粒增强铝基复合材料的应用前景。同时还介绍了我们制备颗粒墙强铝基复合材料的试验情况。将碳化硅颗粒增强粉料经氟盐预处理再加入过热铝熔体，经搅拌可以制造出碳化硅颗粒均匀分布的名基复合材料。     

TiB_2粒子的原位生成及对铝合金组织与性能的影响

通过对向电解加钛铝熔体加入Al-B中间合金制备含TiB2颗粒的Al合金的研究,分析了这种原位反应法制备工艺的可行性。试验结果表明,熔体中的自由钛、硼原子能自发反应生成稳定的TiB2粒子,且TiB2颗粒细小、弥散的分布在熔体中。随TiB2颗粒含量的增加,TiB2颗粒在合金中的分布更加均匀,铝合金的布氏硬度也随之大幅度提高。     

锰结合预先热处理对铝硅合金中富铁相组织和力学性能的影响

探索了通过加入金属Mn并结合熔体热处理工艺来控制铝硅合金中富铁相的形态.结果表明:熔体经过预先热处理后,加入Mn可以使绝大多数针状铁相转变成块状铁相,且粒径均一;预先热处理可以减少Mn的加入量而取得较好的效果,适宜的加入量为x(Mn)/x(Fe)=0.5～1.1(摩尔比),并可以通过控制Mn的加入量来控制块状富铁相杂质的粒径大小;经过联合处理的含铁铝硅合金的抗拉强度提高40～80 MPa,伸长率提高6%～7%.     

工艺参数对铝合金电磁净化效果的影响

建立了感应线圈电流与磁通密度的关系，研究了不同工艺参数下铝合金熔体电磁净化的效果。结果表明，在稳恒磁场中，直流电流越大，杂质颗粒所受挤压力越大，较易从铝熔体中分离出去；保温时间对杂质颗粒分离净化的效果也有显著影响。     

Mn对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mn元素对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种铝用中间合金晶粒细化效果的影响,分析了Mn元素影响两种中间合金晶粒细化效果的机制。结果表明,总体来讲,Mn对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C的晶粒细化效果有不同程度的破坏作用。微量Mn元素不会影响铝熔体中形核基底的活性,Mn元素加入铝熔体后的生长限制因子很小,不能有效阻止小尺寸晶粒的长大和相互融合,添加Mn元素所导致的熔体过热对晶粒细化的破坏作用占主导地位,最终导致中间合金的晶粒细化效果被削弱。     

铝电磁铸轧冷却区中电磁场行为探讨

介绍了铝电磁连续铸轧冷却区中电磁场的基本特性，探讨了电磁场在冷却区段的作用效果，分析了电磁场在该区中产生的几种磁势和电势，以及这几种磁势和电势的形态对铝熔体的影响，并描述了铝熔体中电子在这个区域的运动轨迹。     

电熔剂去除金属熔体中夹杂物的机理及效率分析

提出了电熔剂净化金属熔体技术,利用电流通过细束金属流时产生的电磁挤压力去除非金属夹杂物.采用活塞流模型,对夹杂物净化效率进行了理论计算.结果表明,增加电流强度、降低金属液流速、降低流束直径可以提高夹杂物去除效率,而降低流束直径还可以缩短夹杂物迁移距离,因此对提高夹杂物去除效果更为有利.采用含碳化硅铝熔体进行了验证实验,证明施加电流能使非金属夹杂物迁移至铝熔体表面.理论计算和实验证明夹杂物的电磁迁移是电熔剂净化技术中的主要机理.     

A study on elimination of alumina particles in molten aluminum using direct electromagnetic force

From the viewpoint of energy reduction, the recovery of metal scrap and its recycling have been rising as an important global subject. However, it is difficult to remove deleterious impurities, which have detrimental effects on the mechanical properties. In particular, it is difficult to eliminate nonmetallic inclusions such as alumina(Al₂O₃) in aluminum alloys when they are subject to recycling. In this study, an experiment on the elimination of the impurities in the melt by imposing electromagnetic force to molten aluminum was conducted. The principle behind these electromagnetic methods is that as the electromagnetic force induced in metal scarcely acts on non-metallic inclusions due to low electric conductivity, the non-metallic inclusions are moved to the direction opposite the electromagnetic force and can be separated from the melt. The prediction based on the theoretical analyses was confirmed through the visualization of the polystyrene particle motion in an NaCl aqueous solution. We also proposed optimum electromagnetic conditions such as current density, magnetic field intensity and particle size for eliminating the inclusion particles continuously found through numerical analysis and experiments.     

铝熔体中夹杂物的电磁分离

根据电磁分离铝熔体中的非金属夹杂物数值模拟结果,设计并制作了电磁感应线圈和分离器。感应线圈的设计参数为长度250mm,长度方向匝数为125匝,高度100mm;高度方向的匝数为2匝,宽度为100mm,宽度方向的匝数为2匝,两线圈距离为40mm。分离器内腔尺寸为80mm×20mm×80mm,分离通道尺寸为37.5m×20mm×80mm。研究了铝熔体温度、时间和线圈电流对分离铝熔体中非金属夹杂物的影响,结果表明,当铝熔体温度为740℃,分离时间为3min以上,线圈通入20A电流时,电磁分离夹杂物的效果较好。     

电解铝液制备的7005铝合金铸态拉伸断口分析

通过室温拉伸试验研究了电解铝液制备的7005合金铸态力学性能,并采用光学显微镜观察、扫描电镜观察及能谱分析等手段对拉伸断口及其纵截面的组织形貌进行分析.结果表明,电解铝液中的Fe、Si、H2、Al2O3夹杂对7005合金铸态力学性能有显著影响.铝电解过程中生成的H2和Al2O3夹杂,是铸锭中形成疏松、夹杂的原因.电解铝液中的Fe、Si杂质元素与合金中的Mn、Mg等元素作用形成硬脆、粗大的AlFeMnSi、Mg2Si等第二相,分布于晶内以及晶界处.试样的断裂主要是由夹杂物、疏松孔洞及AlFeMnSi脆性相等裂纹源的综合作用而引起的,拉伸断裂的模式为穿晶方式的韧窝-准解理混合型断裂.     

The electromagnetic filtration of molten aluminum using an induced-current separator

The production of clean metal, free from oxides and other types of nonmetallic inclusions, is central to product quality and performance. Toward this end, electromagnetic filtration is an emerging technology for the purification of molten metals. This paper reviews the theory and the mechanism of the electromagnetic separation of inclusions from molten metal and describes the induced-current electromagnetic separator developed at the University of Alabama. The results of laboratory and large-scale experiments on the purification of molten aluminum demonstrate the capability of the system for producing super clean metals.     

Mechanism of removing inclusions from molten aluminum by stirring active molten flux

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｏｌｔｅｎａｌｕｍｉｎｕｍｉｓｓｏａｃｔｉｖｅｔｈａｔｉｔｅａｓｉｌｙｒｅａｃｔｓｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｗｉｔｈＨ2 Ｏ(ｇａｓｅｏｕｓｓｔａｔｅ)ｉｎｍｅｌｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ ,ａｎｄａｌｕｍｉｎａｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ(Ａｌ2 Ｏ3 )ａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓ(Ｈ2 )ａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｓｏｍｅｎｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｖｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ,ｓｕｃｈａｓＴｉＢ2 ,Ａｌ4 Ｃ3 ,ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ,ａｒｅａｌｓｏｐｒｏｄｕｃｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌ…     

Effect of turbulent flow on electromagnetic elimination with high frequency magnetic field

1 Introduction The application of the electromagnetic body force to separate non-metallic inclusions was proposed by ALEMANY et al[1,2]. And ASAI et al have measured the migration velocity of polystyrene particles in a sodium chloride aqueous solution, in which a DC electric field and DC magnetic field were simultaneously imposed. They found that the direction of migration is opposite to the electromagnetic force and the migration velocity agrees well with the values calculated from the …     

退火工艺对3003铝合金板微观组织与力学性能的影响

研究了退火工艺对3003铝合金板微观组织与力学性能的影响。试验结果表明,3003铝合金板退火后第二相粒子主要为Al₆(Mn, Fe)、Al₆Mn以及在位错或者亚晶界等缺陷处形成的α-Al(Fe, Mn)Si相。随退火温度升高和保温时间延长,第二相粒子发生粗化,并出现了少量的弥散第二相。当退火温度为450 ℃时,第二相又重新固溶到基体。随退火温度升高,3003铝合金板硬度稳定在31.0 HV0.5 左右,抗拉强度整体上呈下降趋势,伸长率呈增加趋势。     

流动控制结晶器内磁场和吹氩对夹杂物粒子群运动的影响

利用数学模型求解包含电磁力项的Navier-Stokes方程得到流场的速度分布，以流场为基础，建立夹杂物粒子群运动的计算模型，利用水模型实验检验单一球体运动轨迹的计算结果。没有磁场作用时，所有粒子分两组分别进入上下回旋区作螺旋线运动，部分粒子在回流区内作螺旋线运动后又进入水口射流区，然后再进入反向回流区，处于上部回流区的夹杂物具有去除的可能性，吹入氩气能增加夹杂物粒子进入上部回流区的机会，从而提高夹杂物粒子的去除率，施加磁场后，夹杂物粒子的螺旋运动消失，同时粒子的运动速度明显降低，吹入氩气和施加磁场两者均能有效地控制夹杂物粒子群的运动。     

Wear properties of rheo-squeeze cast aluminum matrix reinforced with nano particulates

There are many approaches to fabricate nanoparticles reinforced aluminum matrix composites. However, uniform distribution of nanoparticle within aluminum matrix remains a difficult challenge. In this study, a novel method is used by taking the advantages from squeeze casting of semi-solid aluminum slurry combined with electromagnetic field to refine the microstructure of the primary Al and eutectic Si phase, plus to obtain uniform distribution nano alumina particles in the aluminum matrix. It is noted that electromagnetic field plays an important role in the formation of non-dendritic primary α-Al particles and a great microstructure refinement occurs as a consequence of the pressure application. It can be seen that the increase in electromagnetic field causes smaller and rounder primary α-Al particles. A comparative study on abrasive wear behavior of nano Al₂O₃ reinforced aluminum metal matrix composite has been carried out in the present investigation. The mass loss of the pin was used to study the effect of Al₂O₃ addition on the wear resistance of the composite materials.