电磁振荡对铝合金半连铸坯微观组织及溶质元素晶内含量的影响

研究了电磁振荡作用下7075铝合金半连铸坯微观组织及溶质元素的晶内分布，对其细化、非枝晶组织形成及溶质元素晶内含量的影响机制进行了探讨。认为在电磁振荡作用下，熔体中结晶核心增加，游离晶粒的枝晶生长方式得到抑制是形成均匀细小的近球形和蔷薇形非枝晶组织的原因，并从电磁场改变7075铝合金凝固过程中的溶质分配系数、结晶间隔、液穴内部温度场、流动场以及微观组织形貌等方面出发，分析了电磁振荡对溶质元素晶内含量的影响。     

低频电磁场参数对Al-10Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和性能的影响

采用低频电磁半连续铸造技术，制备了一种新的超高强高韧10Zn-2．5Mg-2．5Cu-0．15Zr铝合金锭坯，考察了电磁场参数频率和强度对铸态组织的影响．结果表明，低频电磁铸造组织均匀、细小、等轴，呈蔷薇形和球形，平均晶粒尺寸为20—40μm；适当增加电磁场频率和安匝数有利于细小均匀的等轴晶组织的获得；最佳的电磁场参数为：电磁场频率为25—35Hz，安匝数为12800—16000AT．相对于常规直接水冷铸造，低频电磁铸造提高铸态拉伸强度极限和延伸率．     

铝合金连铸过程中电磁场对液穴形态及微观组织的影响

在低频交变电磁场作用下,对7075铝合金CREM法半连铸过程中,熔体弯液面形状随磁场强度及磁场频率的变化、以及15Hz条件下,液穴状态及相应的微观组织结构随磁场强度的变化进行了试验研究。结果表明：随着磁场强度及磁场频率的增大,弯液面曲率半径减小;并且当磁场频率一定时,随着磁场强度增加,弯液面曲率半径及熔体与结晶器接触高度减小,初凝亮形成位置点降低,液穴深度变浅。相应地,铸锭中近球形组织增加,蔷薇形组织减少,整体组织变得更加细小和均匀。     

高熔点合金半固态熔体的感应炉保温制备

研究了中频感应炉在近液相线保温制备低合金钢半固态熔体的方法。通过研究不同保温条件下的水淬组织和空冷组织，掌握了保温温度、保温时间及加热方式对组织的影响规律。在大过冷度和大过热温度下。熔体内不易形成晶坯（准固相原子团簇）和游离晶，水淬组织粗大，而在近液相线温度（1508℃）下，熔体内易形成大量晶坯并演化为游离晶均匀分布于熔体内，它们能在凝固时显著细化、匀化晶粒，使水淬组织细小、均匀，即使在空冷条件下，这种细化机制也起作用。由于中频感应炉的电磁搅拌作用，在近液相线温度短时保温就可孕育出相当数目的游离晶，并能在随后的保温过程中保持游离晶的形态和数目，保温时间为5～50min的水淬组织没有显著变化。     

电磁搅拌对GH3030高温合金铸态组织的影响

通过试验研究了电磁搅拌对高温合金GH3030铸坯的凝固组织及凝固过程中溶质分布的影响。GH3030合金的凝固微观组织为单相奥氏体,电磁搅拌可以打碎枝晶、促进形核,明显细化其晶粒,得到组织致密,晶粒细小的凝固组织。没有电磁搅拌的情况下,铸坯的宏观偏析和微观偏析都比较严重。通过施加电磁搅拌,熔体的流动使得熔体内的传热得到改善,凝固前沿温度梯度变小,同时促进溶质富集区液体与熔体其他部分的混合,从而减轻了Cr元素在铸坯中的宏观偏析和微观偏析,使Cr元素分布的更加均匀,铸坯质量得到提高。     

电磁场对动力定位系统回转轴铸件凝固组织和性能的影响

为了改善海洋动力定位系统DPS回转轴铸坯的组织和力学性能,在铸造的过程中加入电磁场,实现铸料的电磁搅拌。通过金相显微镜观察和MTS 322材料试验机测试了电磁搅拌铸造和传统铸造的铸坯的组织和力学性能。试验结果表明:电磁搅拌能减少铸坯凝固组织的柱状晶、增加等轴晶数量,降低铸坯中心疏松、中心缩孔、中间裂纹等缺陷,电磁搅拌铸造的铸坯的晶粒更加细小和均匀。与非电磁搅拌铸坯相比,电磁搅拌铸坯的力学性能也得到了很大的提高,抗拉强度提高了19.1%,伸长率提高了近倍1.6,硬度提高了34.6%。     

电磁搅拌熔体处理对回转轴组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了电磁搅拌熔体处理对回转轴铸件组织和性能的影响。结果表明,在铸造过程中施加电磁搅拌不仅能明显细化铸坯凝固组织,改变晶粒形态,增加等轴晶率,而且还能减少铸坯缩松、夹杂、气孔等缺陷。铸坯试样经锻造正火加工处理后,与常规铸造相比,电磁搅拌处理后铸坯的晶粒更加细小均匀,屈服强度、抗拉强度、断面收缩率分别增加了7%、3.7%和26.3%,铸件组织和性能得到明显改善。     

7075Al合金液相线半连续铸造组织及形成机理

研究了液相线半连续铸造法制备7075Al合金半固态浆料的组织，合金熔体在常规铸造温度（720℃）下浇注获得的锭坯边部是粗大的枝晶，中间部位组织极不均匀；在接近液相线温度（642℃）保温30min后的铸造组织较好，中心部位和边部组织的差异较小，在液相线温度附近（638℃）保温后进行半连续铸造获得的锭坯中心和边部组织均是均匀、细小的近球形组织。一次冷却强度的降低、二次冷却强度的增大和铸造速度的减小有利于均匀、细小的近球形组织的形成，熔体中大量内生形核和固-液界面成分过冷的降低有利于上述组织的形成，结果表明，液相线半连续铸造是一种有效的半固态浆料的制备方法。     

7A60超高强铝合金的低频电磁铸造(Ⅰ)--直径0.2m锭坯的铸态组织

采用低频电磁铸造技术, 半连续铸造制备了直径为0.2 m的7A60超高强铝合金锭坯. 研究了铸锭表面质量和内裂纹发生情况, 考察了电磁场频率和强度对铸态组织的影响. 结果表明 低频电磁场可消除锭坯裂纹, 改善其表面质量. 在低频电磁场作用下, 半连续铸造组织得到显著细化, 铸锭边部和中间部位的晶粒大小差别减小, 其平均晶粒尺寸分别为30 μm和45 μm. 适当降低电磁场频率和增加强度有利于获得细小均匀的等轴晶组织, 铸造组织最佳的电磁场频率为25 Hz, 安匝数为18 000 A*turn.     

电磁铸造Al合金过程中液穴及微观组织的研究

对CREM法半连铸7075铝合金过程中，熔体弯月面形状、微观组织结构、溶质元素分布随磁场强度及磁场频率的变化规律进行了试验研究。结果表明：随着磁场强度的增大及磁场频率的减小，初凝壳形成位置点降低，液穴深度变浅，溶质元素晶内含量显著增加，固溶程度和硬度得到提高，相应地，铸锭中近球形组织增加，蔷薇形组织减少，整体组织变得更加细小和均匀。     

低频电磁场对半连续铸造Al-Mg-Si-Cu合金显微组织的影响

采用低频电磁场半连续铸造工艺制备Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭,研究了低频电磁场对Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭组织的影响。结果表明,施加低频电磁场可以细化Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭的晶粒组织,减轻晶内元素的偏析程度。与常规半连续铸造相比,施加频率为20 Hz、电流为120 A的交变电磁场后,铸锭中的等轴晶组织增多,枝晶状组织减少,晶粒尺寸变得更加细小,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造的170和259μm分别降至133和187μm,同时有利于提高溶质元素在晶内的分布,很大程度上减轻了溶质元素的偏析。此外,低频电磁场的电磁振荡使得液穴内部温度场和流动场更趋均匀,溶质元素分配系数增大,结晶区间变小,抑制了树枝晶的生长,促进了Al-Mg-Si-Cu合金半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶,并且抑制了溶质元素的偏析。     

低频电磁场对7050铝合金铸锭组织的影响

通过在常规半连续铸造过程中施加低频电磁场的方法制备了直径为162mm的7050铝合金铸锭,研究了电磁场对铸锭铸态组织的影响。结果表明,低频电磁场对7050铝合金铸态晶粒尺寸和组织形貌具有显著的影响。施加磁场后铸锭组织变得非常均匀、细小,平均晶粒尺寸由230μm细化至42μm左右,晶粒形貌由粗大枝晶转变等轴晶。电磁场频率和强度对晶粒细化具有重要的影响。对于低频电磁铸造162mm的7050铝合金铸锭,最佳电磁场参数:电磁场频率为25Hz,磁场强度为12800～16000At。     

电磁振荡强度对半连铸7075铝合金微观组织的影响

在 70 75铝合金半连铸过程中 ,通过同时施加一个稳恒磁场和一个交变磁场 ,使金属熔体产生受迫振荡的方法。实验研究了电磁振荡强度对晶粒细化的影响规律。结果表明 :电磁振荡法获得的铝合金晶粒尺寸较CREM法的小 ,且随着电磁振荡强度的增加 ,铸锭微观组织变得更加细小和均匀。对在电磁振荡作用下 ,合金凝固组织的细化机理进行了探讨。     

电磁振荡下半连铸Al合金凝固组织的细化机制

在半连铸7075铝合金过程中, 通过同时施加稳恒磁场和交变磁场的方法, 使凝固熔体产生受迫振荡, 研究了电磁振荡的强度和频率对晶粒细化的影响规律. 对电磁振荡作用下, 合金凝固组织的细化机理进行了探讨. 结果表明 电磁振荡法获得的晶粒尺寸要较CREM法所获得的小, 且随着电磁振荡强度增加及频率降低, 铸锭整体组织变得更加细小和均匀.     

Refinement mechanism of low voltage pulsed magnetic field on solidification structure of silicon steel

The grain refinement of a silicon steel solidified with a low voltage pulsed magnetic field (LVPMF) was investigated by experiments and modeling. The experiment results show that complete fine equiaxed grains are acquired by applying the LVPMF. The effects of process parameters, such as the melt cooling rate and superheating on the solidification structure, were also studied. Complete fine equiaxed grains can be obtained under a larger range of cooling rate or superheating when the LVPMF is applied. The magnetic force and the melt flow during solidification were modeled and simulated to reveal the grain refinement mechanism. The simulation results show that the LVPMF has a double role in electromagnetic convection and electromagnetic vibration on the alloy melt. We propose the refining mechanism: The melt vibration and convection can promote nucleus multiplication, which contributes to heterogeneous nucleation enhancement and leads to a high nucleation rate and grain refinement.     

导流器在AZ91D镁合金半固态组织形成中的作用

采用新型的自孕育法制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了导流器在半固态组织形成中的作用.结果表明,合金熔体加入孕育剂并经导流器浇注后,导流器吸收大量过热,使合金温度迅速降低至液相线附近;合金液在导流器表面流动时,导流器促进了熔体中非均质形核及游离晶粒的产生,使合金凝固时晶粒增殖.导流器表面凝固组织从上至下依次为树枝晶、细小树枝晶、等轴晶;倾斜角度影响合金流动方式及传热效果,角度过大和过小均不利于晶粒增殖,角度为45°时冷却效果和剪切作用最佳,此时合金有效形核数量最多,半固态浆料组织初生相细小且分布均匀.     

7075铝合金CREM法半连铸坯中溶质元素的宏观分布

实验研究了CREM法(casting-refining-electromagnetic)中低频交变电磁场对半连铸7075铝合金凝固前沿形态、微观结构、非平衡凝固液固相线位置、结晶区间间隔的影响规律据此对CREM法抑制7075铝合金半连铸坯中溶质元素宏观偏析的机理进行了分析和说明．     

Improving the Solidified Structure by Optimization of Coil Configuration in Pulsed Magneto-Oscillation

Using both numerical and experimental methods, we studied the effect of coil configuration of pulsed magneto-oscillation (PMO) on distribution of electromagnetic field, flow field and solidification structure with the same pulse current parameters in Al ingots. We designed and constructed three types of coils: surface pulsed magneto-oscillation, hot-top pulsed magneto-oscillation (HPMO) and combined pulsed magneto-oscillation (CPMO). PMO treatment refined the solidification structure in all the ingots. The configuration of the PMO, however, introduced differences in magnetic field intensity, electromagnetic force, Joule heat, flow field, equiaxed grain zone, grain size and growth direction of columnar grains. The largest equiaxed grain zone was found in CPMO treated ingot, and the smallest grain size was found in both HPMO and CPMO treated ingots. Numerical simulation indicated that difference in electromagnetic field and flow field resulted in differences in solidification structure. HPMO is more advantageous over others for large ingot production.