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。     

电磁搅拌对Incoloy825合金凝固组织和偏析的影响

研究了电磁搅拌对Incoloy825高温合金凝固组织及凝固过程中溶质元素偏析的影响。结果表明,在合金凝固过程中,施加电磁搅拌能够有效细化晶粒组织,同时增加等轴晶比例。当电磁搅拌电流强度由150A增加到300A时,铸坯中晶粒尺寸由300μm减小至210μm,同时等轴晶含量由66.7%增至77.5%。未施加电磁搅拌的Incoloy825高温合金铸坯内部的宏观偏析和微观偏析均比较严重,通过施加电磁搅拌,引起熔体强制对流,使熔体内部传热和传质得到改善,同时增大了冷却速率使二次枝晶臂间距减小,并促进液穴内熔体成分的均匀化,大幅度降低了合金元素的偏析程度。     

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。     

交变磁场对ZL205A合金块状偏析的影响

采用自制的交变电磁场凝固装置,研究了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织和晶粒尺寸的影响,分析了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织的作用机理。结果表明,交变磁场不仅可以细化晶粒,也可有效减少晶粒内部的块状偏析组织。当励磁电流为5A时,平均晶粒尺寸可降至74.6μm,比未施加磁场时下降了25.37%,ZL205A合金中微量元素的块状偏析缺陷得到明显改善。     

电磁搅拌对5356铝合金显微组织的影响

采用电磁搅拌技术制备5356铝合金,以期可以改善该合金的内部质量,消除颗粒第二相局部偏聚的现象。通过对电磁搅拌磁场类型、搅拌温度区间和励磁电流大小三个方面初步的探究,试验证明:在螺旋磁场(励磁电流25 A,频率10 Hz)条件下,搅拌至完全凝固状态,该合金的显微组织最佳,呈现第二相分布十分均匀的破碎枝晶状态,平均晶粒尺寸最小,可达147.9μm,相比于无电磁搅拌状态,该指标降低了57.7%。     

稳恒强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金凝固组织、微观偏析及显微硬度的影响EI北大核心CSCD

研究稳恒强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金凝固过程中微观组织形貌、枝晶主干处成分偏析及显微硬度的影响规律。结果表明:对比无磁场条件,2 T强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金试样微观组织与枝晶主干处微观偏析的影响并不大。但当磁感应强度提高至4~6 T时,试样枝晶数量明显减少,尺寸显著粗化;且枝晶主干处Sn元素含量明显下降,Ni元素含量则明显升高。此外,强磁场的施加能显著提高Cu-15Ni-8Sn合金枝晶主干的显微硬度,对比无磁场条件,施加6 T强磁场时合金中枝晶主干处显微硬度上升74.4%。强磁场对Cu-Ni-Sn合金微观偏析及显微硬度的影响主要与磁场在合金凝固过程中对Sn、Ni等元素扩散的影响有关。     

螺旋-超声复合场对Pb-80%Sn合金凝固组织的影响

选取自然凝固状态条件下易出现成分偏析现象的低熔点Pb-80%Sn合金为目标合金,在其凝固过程中施加螺旋-超声复合场,研究该复合场对凝固组织和宏观缺陷的影响及作用机理。研究表明:螺旋-超声复合场在细化晶粒和改善合金内部质量方面,需选取合适的搅拌强度和超声功率,才能获得较好的冶金效果;电磁场的切向分量将有效地扩大超声场的作用范围,促进晶粒细化和枝晶的破碎;轴向分量与超声声流的轴向搅拌作用相互促进,加剧熔体的流动,促使大量的形核核心均匀地分散于组织内部。实验证明,Pb-80%Sn合金螺旋-超声复合场的最优工艺参数:励磁电流125 A,电磁频率10 Hz,超声功率440 W。     

表面脉冲电磁场对7A04铝合金凝固组织细化研究

研究了表面脉冲电磁场对7A04铝合金凝固过程的变化规律,分析了峰值电流对7A04铝合金凝固组织和性能的影响。结果表明:表面脉冲电磁场可以细化7A04铝合金铸锭凝固组织,增加凝固潜热,提高凝固过冷度。当频率为20 Hz、电流占空比为20%、峰值电流为100 A时,7A04铝合金晶粒细化效果较好,晶粒尺寸由235.9μm减小至139.7μm。与未施加磁场处理相比,平均晶粒尺寸下降了41.1%,凝固潜热增加了39.9 J/g,过冷度相对提高了8.9℃,硬度增加了31.8%。     

PdW20包晶合金的凝固组织及相选择

考察了凝固速率在50~1.8×103μm/s范围内的PdW20合金凝固组织及凝固速率对微观组织形态和领先相的影响。结果表明,三种不同凝固条件下的凝固组织由初生W相、包晶(Pd)相和固溶体Pd相组成。随着凝固速率增大,合金组织从树枝晶转变成等轴晶,晶粒大小快速减小。合金组织存在显微偏析,并且随着凝固速率增大,晶内与晶界上的成分差值减小。在3.2×102μm/s凝固速率下,观察到领先相W在进行包晶反应时不完全,还有部分W剩余。     

薄板坯水平连铸结晶器电磁搅拌的模拟实验研究

为减轻或消除薄板坯水平连铸的宏观偏析、疏松和夹杂等凝固缺陷,探讨了结晶器电磁搅拌改善凝固组织和成分均匀性的效果以优化连铸工艺.用水银替代高温金属熔液进行物理模拟实验,考察了磁场和电流的施加方式和分布,水银搅拌（流动）的流态和流速,以及与搅拌电流的关系等.     

电磁搅拌频率对Cu-0.3Sn合金组织及Sn偏析的影响

为了优化Cu-Sn合金丝线坯，改善Cu-Sn合金组织及成分不均匀的问题，以Cu-0.3Sn合金为研究对象，研究了电磁搅拌频率对下引连铸Cu-0.3Sn合金杆坯组织及性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)和电导率分析仪等研究了不同电磁搅拌频率下Cu-0.3Sn合金的显微组织、偏析和电导率。结果表明，随着电磁搅拌频率的增加，合金的平均晶粒尺寸和枝晶间距呈现先减小后增大的趋势，合金的晶界偏析得到改善，电导率有所提升。     

强磁场对定向凝固Al-4.5Cu合金微观偏析的影响

研究了强静磁场对定向凝固Al-4.5Cu(质量分数,%)合金微观偏析的影响.结果表明,强磁场显著影响了凝固组织中非平衡第二相的形态和数量.无磁场时,粗大的第二相为网络状,连续分布于晶界上;施加磁场后,晶界上连续分布的第二相被打断,其面积分数随磁场强度的增加而减小.在磁场作用下,溶质原子的再分配行为发生改变,Cu溶质成分曲线降低,有效分配系数ke减小.上述现象主要是由于磁场在熔体中引发热电磁对流以及由热电磁对流驱动的二次流,在糊状区内产生搅拌,改变溶质传输行为.     

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。     

铅白铜水平电磁连铸坯宏观组织及宏观偏析的研究

研究了水平电磁连铸铅白铜棒材在不同电流120～200A、不同频率10～50Hz时铸坯宏观组织的变化,并对其机理进行探讨。而且将未加磁场时的铸锭与水平电磁连铸生产的铸锭进行了比较。结果表明,在电磁场的搅拌作用下,铅白铜合金棒材的凝固组织发生了很大的变化,表现在铸坯组织的细化和等轴晶范围与比率的上升,同时抑制了合金元素Pb的宏观偏析;搅拌后宏观组织主要由等轴晶组成,最后凝固区由靠近上表面(中心线上方11.5cm处)下移到铸锭几何中心位置。最终:电磁场频率为25～30Hz搅拌效果略好,电磁场强度在160A效果最好。     

矩形脉冲磁场对7A04铝合金凝固组织细化的研究

得到了7A04 铝合金在矩形脉冲磁场下凝固冷却曲线及晶粒尺寸变化规律,结合有限元数值模拟方法分析熔体内部脉冲磁场分布情况,研究了脉冲磁场特性对晶粒细化效果的影响。结果表明：在矩形脉冲磁场作用下,7A04 铝合金凝固组织得到不同程度的均匀细化。在最佳脉冲参数：频率 20Hz,峰值电流 100A,电流占空比 20%处理后,铸锭中心处、1/2R 处、边处晶粒平均尺寸分别为 122.9μm、120.38μm、114.7μm,较未处理铸锭平均晶粒尺寸分别下降了 24.3%、15.3%、22.6%。此时矩形脉冲磁场在熔体内产生 7.01×104N/m3 的电磁力,单周期释放磁能 3862.62J/m3,形成了良好的凝固组织细化条件。     

螺旋磁场下Pb-Sn合金凝固过程的数值模拟与实验研究

通过数值模拟和实验研究,分析了施加不同励磁电流螺旋磁场时Pb-Sn合金的凝固过程。结果表明:随着励磁电流的增加,冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度变小,促进晶粒等轴化;轴向分力使熔体沿轴向的环流增强,初生β相趋于弥散分布,宏观偏析基本消除。但大电流产生强烈的搅拌,增加了晶粒之间摩擦与碰撞几率,晶粒聚集程度提高,强烈的感应加热也延缓熔体的冷却速度,导致晶粒粗化。在频率为10 Hz条件下,适宜的励磁电流是100~125 A。     

旋转磁场作用下的Pb-Sn合金组织研究

研究了旋转磁场对Pb-48％Sn亚共晶合金和Pb-67％Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理，对比分析在常规条件下和旋转磁场条件下Pb-48％Sn-0．1％Ce、Pb-80％Sn-0．1％Ce的合金凝固组织的形貌特征。实验证明：旋转磁场能够引起Pb—Sn合金熔体内部的流动，达到改善Pb-Sn合金比重偏析、细化晶粒和提高该合金综合性能的效果。此外，对于Pb-48％Sn、Pb-67％Sn合金，研究发现450mT静磁场的作用效果不明显。     

定向凝固Zn-Al合金先共晶组织及电化学性能的研究

利用水平Bridgman定向凝固装置,在直流稳恒磁场下,对Zn-35Al-2.4Cu合金进行定向凝固试验。通过组织分析、二次枝晶臂间距测试、电化学性能测试,研究了磁场对Zn-Al合金先共晶组织和电化学性能的影响。结果表明,随着凝固速率增加,Zn-Al合金先共晶组织的二次枝晶臂间距逐渐减小,组织细化。在电流为80A、凝固速率为1K·s-1时,Zn-35Al-2.4Cu合金先共晶组织的二次枝晶臂间距最小,为24.294μm,在3.5%的NaCl溶液中腐蚀电流密度最小,为11.62μA/cm2,耐电化学腐蚀性能最优。     

环缝式电磁搅拌对Al-Zn-Mg-Cu合金组织的影响

Al-Zn-Mg-Cu合金因其元素种类多、含量高,且元素密度差异大,导致在凝固过程中存在成分偏析、易开裂等问题,难以采用普通铸造方法直接成形。对比研究了施加与未施加环缝式电磁搅拌熔体处理技术对Al-11.8Zn-2.9Mg-1.1Cu合金组织的影响。结果表明,施加环缝式电磁搅拌熔体处理能明显减小晶粒尺寸,减轻成分偏析,改善合金组织的均匀性。     

VAR熔炼中搅拌磁场对元素宏观偏析的影响

在利用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼钛及钛合金铸锭时,因VAR熔炼本身特点,铸锭规格大型化后会出现合金元素控制困难、宏观偏析等问题,对产品质量造成严重影响。通过对成品直径为1040 mm的TA2铸锭中Fe元素、TA10铸锭中Ni元素成分进行分析,设计实验探究搅拌磁场对元素宏观偏析的影响。实验通过改变熔炼时的电磁搅拌方式,探究搅拌磁场对Fe、Ni元素宏观偏析的影响。结果表明两次熔炼都使用交流搅拌磁场的铸锭其偏析程度远远小于一次直流搅拌、二次交流搅拌的铸锭,头底Fe元素偏析率降低到6.25%。头底Ni元素偏析率降低到6.41%。经过分析,主要原因是因为搅拌磁场会影响熔池深度及金属凝固时的结晶,减弱Fe、Ni元素在钛熔液里凝固时因溶质再分配造成的结晶浓度偏差。