螺旋磁场对金属凝固过程中成分偏析的影响

通过模拟钢连铸金属凝固的条件,以低熔点合金为研究对象,分析了螺旋磁场对凝固组织的影响。发现螺旋磁场能够消除成分偏析、碎断枝晶和细化凝固组织。同时,对比研究了不同磁场方式对凝固组织的影响。在相同电磁搅拌参数下,螺旋磁场比旋转磁场更能减小铸锭上下部成分之间的差异并细化晶粒,对促进铸锭成分均匀化有更好的效果;螺旋磁场电磁力分布更有利于形成较大区域的均匀搅拌,对形成等轴晶有明显的促进作用,且晶粒排列的方向性比旋转磁场处理下的更小,即各向同性效果更好。     

螺旋磁场对Pb-Sn合金成分偏析的影响

测试分析新型电磁搅拌器内螺旋磁场和旋转磁场的磁感应强度、分布和作用规律,研究螺旋磁场对Pb-80%Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理,并与无磁场和旋转磁场条件下合金凝固组织的形貌特征及成分分布进行对比分析。结果表明:螺旋磁场相比于旋转磁场可以在铸锭内部更大区域内形成均匀搅拌,更易于破碎和细化枝晶组织,既能促进椭球或球状晶的生成,又能更好地改善宏观偏析;在频率一定的情况下,初生相晶粒尺寸随着励磁电流的增大而减小;当励磁电流为125A时,旋转磁场和螺旋磁场细化晶粒的效果最好;继续增大电流,晶粒产生粗化;螺旋磁场可基本消除成分偏析,并在较小励磁电流(100A)下达到采用旋转磁场(125A)时的最佳搅拌效果。     

电磁场对共晶Al-2%Fe合金凝固组织的影响

在共晶Al-2%Fe合金凝固过程中分别施加旋转磁场和脉冲磁场,检测了未施加和施加磁场的合金凝固后的宏观和微观组织,以研究电磁场对合金凝固组织的影响。结果表明:未施加电磁场凝固的共晶Al-2%Fe合金的组织较粗大,Al_3Fe相为针状和"X"状;施加旋转磁场凝固的合金组织明显细化,由于受到电磁力的作用,使"X"形Al_3Fe相破碎成针状,并在铸型壁富集,形成大块状Al_3Fe相;施加脉冲磁场凝固的合金,铸型壁的激冷晶和树枝晶由于电磁力的作用而破碎,在铸锭中心形成柱状晶和细小的等轴晶。     

不同电磁场作用下Al-Sn合金的凝固组织

Al-Sn合金由于具有大熔点差和宽结晶温度区间,易出现合金化不充分和晶粒充分生长形成粗大枝晶组织,造成比较严重的偏析。在凝固过程中施加不同电磁场和改变电流大小以获得组织均匀的Al-Sn合金。结果表明,施加电磁场后,Al-Sn合金晶粒明显细化,且行波磁场与复合磁场细化效果更加明显。Al-Sn合金中第二相偏析现象减轻,且随着电流强度增加,第二相分布更加均匀;通过对行波磁场(RMF)、旋转磁场(TMF)、复合磁场(RMF+TMF)处理后Al-Sn合金中的第二相分布比较,发现施加旋转磁场时,部分富Sn相有偏聚现象;而在行波磁场与复合磁场作用下,富Sn相没有明显的偏聚。     

旋转磁场作用下Al-Cu合金的凝固特性

将在坩埚中熔融的Al-Cu合金迅速放置于旋转磁场之中,研究Al-Cu合金在旋转磁场作用下微观组织的变化及旋转磁场对合金结晶温度的影响,探讨了旋转磁场对金属凝固的影响机理。结果发现,旋转磁场对合金的凝固组织产生明显的细化效果,使凝固组织由原来未加磁场的粗大树枝晶变成非树枝晶组织,呈现近等轴晶颗粒,而且分布较均匀。晶间距也明显减小,同时旋转磁场使合金的结晶温度区间明显缩小。     

一种新型的含钛,硼的晶粒细化剂—钛添加剂

在工业纯铝及铝合金中加入微量的钛或钛和硼,会使其最终凝固组织显著细化.采取晶粒细化措施之后,可提高铸造速度,消除柱状晶组织,减少铸锭的裂纹、冷隔和偏析,提高合金韧性,优化工艺塑性,并改善合金的终了内在性能. 为了细化铸锭晶粒,我国大多数工厂目     

旋转磁场对Mg15Al高铝镁合金凝固组织的影响

利用旋转磁场控制Mg15Al二元高铝镁合金凝固过程,以期获得均匀细小的等轴晶,使合金后续的等通道挤压能顺利进行.通过OM、SEM、EDS测试手段研究了旋转磁场对合金凝固组织及溶质分配的影响.结果表明:旋转磁场主要通过与金属液流相互作用引起强烈的旋流而产生搅拌作用来影响合金的温度场与溶质场的分布,故能够显著细化Mg15Al二元高铝镁合金组织中的初晶a-Mg,促进Al在初晶a-Mg中的固溶,但对于在凝固末期才形成的共晶组织而言,由于凝固末期所剩液相形不成有效流动,其形态受旋转磁场影响不大.随励磁电压增大,晶粒细化效果增加,励磁电压为60 V时,晶粒细化效果最佳,A1在初晶a-Mg中固溶量最高,励磁电压继续增加,由于磁场感生热增加将弱化二次冷却,使晶粒细化效果下降.     

低频交变磁场及细化剂对工业纯铝铸态组织的影响

研究了低频交变磁场及细化剂对工业纯铝熔铸过程中铸态组织的影响.结果表明,低频交变磁场可以通过改变熔铸过程中工业纯铝熔体的流动状态进而改变缩孔位置和铸锭表面质量,并显著细化晶粒.在低频交变磁场及无磁场条件下,随着细化剂加入量的增多,铸锭晶粒尺寸均变细;在相同细化剂加入量条件下,低频磁场作用下铸锭晶粒尺寸明显小于无磁场时的铸锭晶粒尺寸.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

稀土对铝及铝合金铸锭质量的影响

本文通过在铝及铝合金铸锭中添加稀土元素,研究了稀土对铸锭组织的影响,结果表明,加入适量的稀土,可使纯铝空心铸锭晶粒细化,柱状晶区减少一半左右,晶粒内的树枝晶明显细化和均匀化,消除了铁小于硅的不良影响,十分显著地减少了铸锭疏松缺陷,减少了疏松针孔的直径。加入微量稀土,可使LD31合金实心铸锭的晶粒细化,柱状晶区完全消除。稀土的加入,明显地提高了铝及铝合金铸锭的质量,从而改善其下道工序的加工性能和产品的质量。     

行波磁场对Cu-Ni-Si-Mg合金组织和性能的影响

研究了在凝固过程中行波磁场对Cu-Ni-Si-Mg合金组织和性能的影响。结果表明,随着磁场电流强度的增加,在晶粒细化的同时,合金的组织形貌逐渐向等轴晶转变,树枝晶在磁场的作用下尺寸不断减小。磁场电流为90 A时晶粒细化效果最好,铸锭几乎全部由细小的等轴晶组成,晶粒尺寸降至(0.5±0.19) mm,相比于未加行波磁场的合金,晶粒细化了约94%。采用透射电子显微镜对显微组织进行观察,并对衍射花样进行标定,发现晶界处的析出相为δ-Ni2Si。在磁场电流为60 A的条件下,合金的拉伸性能最好,与未施加磁场的样品相比,屈服强度提高了41.8%,抗拉强度提高了12.9%,但合金的硬度不受行波磁场影响。本文通过行波磁场细化晶粒,为提高时效强化型铜合金的强度提供了一种可规模化生产的技术。     

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.     

基于三维CAFE法计算真空自耗电弧熔炼钛合金铸锭的凝固组织（英文）

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成。该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型。在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成。对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好。当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭顶部的柱状晶被很好地呈现。最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒。     

AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的数值模拟和实验研究

采用有限元方法对AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的电磁场、流场和温度场进行数值模拟,对铸锭的组织进行观察和分析,并与普通半连续铸造铸锭晶粒组织进行对比。模拟结果表明:在低压脉冲磁场半连续铸造过程中,结晶器中的熔体受脉冲电磁力作用产生强迫对流和电磁振荡,使得熔体的径向温度梯度有所降低。组织观察结果显示,与普通半连续铸锭相比,低压脉冲磁场半连续铸锭晶粒明显细化,枝晶尖端发生钝化。在低压脉冲磁场半连续铸造凝固过程中,结晶器壁附近形核的临界形核半径和临界形核功有所降低,同时脉冲磁场形成的熔体对流使结晶器壁处形成的晶核随着对流扩散到熔池内部,使形核率增加,另外脉冲磁场能够通过尖端钝化的方式抑制晶粒的生长,从而造成低压脉冲磁场铸锭的晶粒细化。     

Numerical Simulation of Titanium Alloy Ingot Solidification Structure during VAR Process Based on Three-Dimensional CAFE Method

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成。该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型。在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成。对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好。当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭顶部的柱状晶被很好地呈现。最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒。     

旋转磁场对Pb-Sn-Sb三元合金凝固结晶过程的影响

本文研究了水平旋转磁场对Pb-Sn-Sb三元合金凝固结晶的影响.实验结果表明旋转磁场不仅能显著改善合金的比重偏析,还能细化晶粒,提高性能,是很有发展潜力的铸造新工艺.     

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固及力学性能的影响

在Mg-Gd-Y-Zr合金凝固过程中施加不同频率的脉冲磁场,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固的影响.实验结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒细化,在频率为5 Hz条件下获得最佳的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸从未加脉冲磁场条件下的65 pm细化到37 pm.脉冲磁场的搅拌导致熔体磁过冷及熔体温度梯度降低是晶粒细化的主要原因.脉冲磁场的施加使抗拉强度和延伸率较常规铸造合金分别提高了4.8%、78.5%.     

变形铝合金连续铸锭晶粒的控制

工业连续铸造的铝及铝合金铸锭,同其他任何金属及合金铸锭一样,其断面宏观组织也是由三层(细晶粒的表层,中间的柱状晶层,中心的等轴晶层)组成的。不过,由于合金的性质,也就是成分的不同,以及结晶条件的不     

在磁力搅拌下铝合金钨极氩弧焊焊缝的晶粒细化

焊缝中细小的等轴晶组织,有较高的抗热裂纹能力。因此,研究细化晶粒的方法就成为目前焊接领域中的一项重要课题。一般钨极氩弧焊焊缝的晶粒组织与焊接条件和合金成分有关。近来的研究指出,铝合金氩弧焊焊缝中细晶组织的形成主要是钛和(或)锆异质成核的结果。这与众所周知的钛和锆细化铝合金铸锭晶粒的观点是一致的。 Matsuda等人研究了外加交变磁场对焊缝晶粒组织的影响。在一定的条件下,外加交变磁场的作用因合金而异,有的影响很