电磁冶金技术研究新进展

电磁冶金技术是高品质钢生产的必备手段。本文综述了近年来电磁冶金技术的发展,围绕连铸的全流程,包括中间包电磁净化钢液、水口控流、结晶器内电磁搅拌和电磁制动等磁场控制流场、电磁软接触结晶器连铸、电磁场调控凝固组织、电磁场下固态相变及组织控制在内各方面,阐述了电磁场作用的机理,分析了应用电磁场技术的原理和特点,在电磁场控制流场领域提出了多模式定制磁场的概念,以满足高品质钢连铸中复杂状态的要求。在静磁场控制凝固组织领域提出应用强磁场热电磁力的新原理,并指出电磁冶金技术的发展需结合大数据的人工智能以更好发挥作用。     

硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

以氧化铝粉末为基体,添加具有粘结性和一定陶瓷产率的硅树脂粉末,通过干压成型和无压烧结制备出氧化铝基陶瓷型芯,重点研究了硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响。结果表明:硅树脂在裂解过程中会形成二氧化硅,二氧化硅与氧化铝基体发生反应形成新相莫来石。由于硅树脂在交联和裂解过程中会释放大量气体,导致烧结体失重,且气体的逸出会抑制由烧结引起的收缩,因此,随着硅树脂添加量增加,产生的气体量增加,烧结体的失重率增加,收缩率降低。硅树脂含量的增加使得烧结体的气孔率变大和体积密度减小,烧结体的室温抗弯强度逐渐减小。硅树脂的添加虽然降低了其室温强度,但是保证了陶瓷型芯的尺寸精度。     

晶体取向对单晶铝磁致塑性的影响

在静磁场中对单晶铝进行了沿100、110和111晶向的拉伸试验,目的是揭示晶体取向对其磁致塑性的影响。结果表明:与无磁场拉伸试验相比,在磁场中拉伸的单晶铝断后伸长率增加,且晶体取向影响其增幅。磁场的作用机制为:增加滑移带数量,使位错在更多的滑移面上运动,降低位错的塞积程度和减弱位错间的交互作用,这有利于晶体更充分地变形。此外,沿不同晶向拉伸的试样中位错林密度不同,从而阻碍了可动位错的运动,导致磁致塑性的差异。静磁场能改变弱顺磁性障碍与位错构成的钉扎中心的电子自旋状态,降低位错势垒,使位错更易运动。     

液态金属喷淋冷却定向凝固设备的研制

高温度梯度是控制高温合金定向凝固组织的重要参数。为了获得高的温度梯度，基于液态金属喷淋冷却定向凝固技术，设计并建造了一套通过喷淋液态锡使高温合金定向凝固的设备。热流分析发现，液态金属喷淋冷却定向凝固技术的热流密度比传统的高速凝固技术提高了47%。采用DZ22高温合金进行了喷淋液态锡使之定向凝固的试验。结果表明：在液态锡喷淋冷却条件下定向凝固的?15 mm DZ22高温合金试样枝晶组织细小，三次枝晶发达，这是液态锡喷淋冷却提高了温度梯度所致。     

熔炼时间对稀土单晶合金坩埚界面反应的影响

为了实现稀土单晶高温合金中稀土含量的稳定控制,明确稀土元素在熔炼过程中参与的坩埚界面反应机理,研究了熔炼时间对含Y高温合金CMSX-4与Al2O3陶瓷坩埚在真空感应熔炼过程中的界面反应和稀土Y收得率的影响。实验结果表明：随着熔炼时间的延长界面反应加剧,熔炼过程中Y首先与Al2O3陶瓷基体发生反应生成Y2O3,生成的Y2O3会继续与Al2O3发生反应生成Y、Al原子比不同的铝酸钇反应层,最终坩埚表面形成的界面反应产物由外层的YAlO3、内层的Y3Al5O12(Y3Al2(AlO4)3) 以及附着的高温合金组成。熔炼10~30min时合金中稀土Y收得量为41.023、4.566和5.368ppm。     

强磁场对非线性光学晶体ZnGeP_2生长及性能的影响

按化学计量比并富P2%配料,通过改进的单温区合成法合成出高纯、单相的ZnGeP2多晶原料,在无磁场、6 T匀强磁场和上、下梯度磁场条件下,使用坩埚下降法成功生长出ZnGeP2单晶。研究表明,施加6 T匀强磁场和上、下梯度磁场后,ZnGeP2晶体依次沿(116)、(112)和(220)取向,与无磁场下晶体取向不同;ZnGeP2晶体成分沿纵向方向在强磁场中比无磁场中波动明显;红外透过率在匀强和上梯度磁场中均有明显提高,下梯度磁场中变化不明显;电阻率在匀强和上梯度磁场中有所下降,而下梯度磁场中则有所升高。     

纵向静磁场对定向凝固GCr15轴承钢柱状晶向等轴晶转变的影响

进行了外加纵向静磁场下GCr15轴承钢的定向凝固实验,考察了纵向静磁场对试样凝固过程中柱状枝晶向等轴枝晶转变(columnar to equiaxed transition,CET)的影响。结果表明,在温度梯度(104 K/cm)和抽拉速率(20μm/s)一定时,随着磁场强度的增加(0~5 T),试样棒边缘柱状枝晶的生长逐渐地遭到破坏,从而发生不同程度的CET;当磁场强度和温度梯度分别为4 T和104 K/cm时,在较低抽拉速率(5μm/s)下,试样的凝固组织发生了完全CET;在试样发生完全CET后,其合金元素分布趋于均匀。结合数值模拟,可将这些现象归结为纵向静磁场与热电流相互作用产生的热电磁力对枝晶和熔体的作用所致。     

工艺参数对镁合金铸轧板坯凝固前沿影响规律的研究

通过镁合金铸轧工艺试验,分析了辊面线速度、轧辊直径、铸轧区长度以及铸轧板坯厚度对铸轧区凝固前沿位置及板坯宏观质量的影响。试验结果表明,在铸轧区长度、板坯厚度一定的条件下,铸轧速度显著影响凝固前沿位置,并进一步决定镁合金铸轧板坯表面质量及宏观缺陷形成特征。在其他工况条件不变的情况下,铸轧速度必须根据铸轧区长度、板坯厚度进行调整,并将铸轧区凝固前沿控制在优化区域,可稳定工艺、提高板坯的表面质量。     

静磁场和交流电耦合作用下超薄板坯水平连铸的凝固组织

研究在电磁振荡作用下,金属超薄板坯水平连铸的凝固组织及其与电流强度的关系。结果显示,在静磁场和交流电正交所产生的电磁振荡力的作用下,水平连铸纯Sn超薄板坯的凝固组织明显细化,且细化效果随所施电流的增大而增强;而对Sn-10%Pb合金超薄板坯,则显著地促进其等轴晶组织的形成,使其中心层面出现等轴晶区,该等轴晶层的厚度随电流强度增大而增加。实验结果表明,电磁振荡作用有利于抑制柱状晶对穿、中心疏松、夹杂和/或气体聚集、以及偏析等超薄板坯水平连铸中常见的凝固缺陷。     

偏离度对抗热腐蚀单晶高温合金DD483拉伸性能的影响

用螺旋选晶器法制备DD483抗热腐蚀单晶高温合金,在偏离度小于100时测试合金从室温到1 000℃的瞬时拉伸性能:研究0～30.范围内偏离度对合金室温和950℃拉伸性能的影响.结果表明:由于单相γ'的反常屈服行为,750 ℃时合金的抗拉强度达到峰值1 300 MPa,屈服强度达到1 105 MPa;偏离度在0～30°范围内,DD483合金室温及950℃时的屈服强度和抗拉强度均随偏离度增加而减小,塑性随偏离度的增加而增大;不同偏离度样品的室温拉伸的变形机制并没有明显差别,拉伸性能的差异主要在于Schmid因子和弹性模量的不同;950℃时由于开动滑移系数目的增加,偏离度对合金拉伸强度的影响相对室温的影响减小.