液态金属电磁离心凝固的力场分析

运用磁流体动力学原理，对在稳恒磁场中高速旋转的液态金属凝固时的受力状态进行了理论解析，结果表明在电场力场，离心力场和重力场共同作用下，旋转液态金属中受到大小周期变化的径向压力和切向分力，后者起电磁搅拌作用，是细化电磁离心凝固组织的根本原因。     

电磁搅拌对液态金属运动及凝固组织的影响

旋转型电磁搅拌在钢的连续铸造、铸件成形与凝固、半固态浆料制备、液态金属电磁净化等工艺过程中的应用受到了材料工作者的高度重视,并不断地取得了电磁搅拌应用技术开发与理论研究的成果.分析了旋转型电磁搅拌作用下液态金属运动特点及电磁力计算,建立了液态金属旋转运动的数学模型,并得到周向速度分布的表达式,研究了旋转型电磁搅拌对连铸坯凝固组织的影响,为在旋转型电磁搅拌应用中工艺参数的优化提供了依据.     

电磁处理对铝合金充型性能的影响

通过对比实验的方法。研究了不经过和经过电磁泵处理的铝合金液浇注流动性试样。试验结果表明，电磁泵处理使液态金属充分净化，使凝固结晶过程发生变化，有利于液态金属充型能力的提高。     

电磁铸造及其材料宏观组织的形成机制

液态金属在电磁场作用下受电磁力约束成型.电磁约束成型技术具有无模、电磁搅拌、强冷却等工艺特点.其凝固过程为一对流传热传质的动态过程.工艺过程决定其凝固过程,最终决定其凝固组织,使其在温度和成分高度均匀的环境下具有优先形成等轴晶的倾向.如果强化某一特殊工艺因素,增大轴向温度梯度,也有可能形成柱状晶.     

低过热度浇注弱电磁搅拌下半固态Al-30Si合金凝固特性分析

在凝固理论框架下充分揭示搅拌作用下合金凝固及颗粒形核和生长规律,对深入理解电磁搅拌条件下合金凝固组织形态演化过程具有重要意义.从搅拌对合金熔体运动状态的影响、低过热度浇注、弱电磁搅拌对形核的影响等角度对Al-30Si合金的凝固过程进行了理论分析.分析结果表明,搅拌时液态熔体的切向速度分量占主导地位,轴向和径向分量与切向分量相比很小,可视为零;在低过热度浇注、弱电磁搅拌过程中,低过热度浇注直接导致形核率大幅增加、电磁搅拌间接导致形核率急剧增加.     

氧对铸铁凝固和组织的影响

液态铸铁中的溶解氧，从铸铁熔化至凝固始终与液态金属发生作用；笔者探讨了氧对铸铁凝固和组织的影响，提出了一些自己的看法。     

高温合金叶片类铸件电磁软接触成形过程研究

传统高温合金叶片类铸件制备过程中，熔体长时间在陶瓷模壳材料中保温，易受其污染，而借助于交变电磁场与液态金属相互作用产生的电磁压力可使高温合金呈半悬浮状态，减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间，能尽可能避免污染的产生。将该方法和定向凝固技术相结合，提出了1种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形的定向凝固工艺，探讨了该工艺下不同结晶器材料、磁化套高度及其所加方位对线圈中磁感应强度的影响，并在实验室中成功制备出了2种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。     

旋转磁场对Al-7Si-8.9Mg_2Si复合材料凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在旋转磁场作用下Al-7Si-8.9Mg2Si复合材料的凝固组织特征。结果表明,合金凝固组织经过电磁搅拌后初生Mg2Si相明显细化,仅在近液态和半固态施加旋转磁场使得二元共晶Mg2Si的形状变化很小,在凝固全程施加旋转磁场反而使得组织粗化。在半固态施加旋转磁场能有效细化Al-7Si-8.9Mg2Si复合材料凝固组织中初生Mg2Si和共晶Mg2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。     

电磁搅拌对Cu-Fe合金铸锭凝固组织和性能的影响

研究了电磁搅拌对Cu-10Fe合金铸锭的晶粒度、Fe枝晶、宏观偏析和性能的影响。结果表明,电磁搅拌可以进一步细化Cu-10Fe合金的晶粒度,并降低了其凝固时的过冷度,使合金在进入亚稳液态组元不混溶温度区域前形核生长成树枝晶Fe相,有效避免了球团状Fe相的生成;在搅拌电流为300 A时,枝晶Fe相被打碎,先凝固的Fe相在剧烈旋转搅拌的离心力作用下向铸锭的边部移动,造成显著的宏观偏析;电磁搅拌对Cu-10Fe合金铸锭的电导率没有显著的影响,但由于电磁搅拌对铸态Fe枝晶的破碎细化作用,对其力学性能有着显著的强化作用。但电磁搅拌电流不宜过大,在150 A时就可达到提高铸锭品质的目的。     

稳恒磁场在金属相变过程中的应用

稳恒磁场在材料科学中的应用越来越受到关注。本文从稳恒磁场作用下生成的磁化力和洛伦兹力两个角度归纳了稳恒磁场对金属材料的固态相变和液态相变的影响。其中磁化力可以影响固态相变过程，形成取向．引起磁对流，进行磁性分离。而洛伦兹力可以抑制熔体的流动和波动，提高溶质离子在基体中的固溶度，另外，利用洛伦兹力还可以在电磁离心铸造中获得均匀的凝固组织。     

ANALYSIS OF FLUID FIELD OF LIQUID METAL IN ELECTROMAGNETIC CENTRIFUGAL CASTING

Navier-Stokes equation and Lorentz force equation are used to calculate the fluid field of liquid metal of electromagnetic centrifugal casting(EMCC) in this paper.A field equationis given,which shows the azimuthal velocity closely relates to electrical conductivity,mag-netic density,viscosity of liquid metal and radius of casting.The results show that the sta-tionary magentic field can effectively restrain the fluid flow and the relative velocity be-tween liquid metal and casting mould and the velocity gradient at solid/liquid interface in-creases with rising magnetic density,which has a great effect on the solidification of liquidmetal and crystal growth characteristies.     

不同电磁搅拌器内电磁力的有限元数值计算

从电磁场的基本理论出发,利用有限元软件ANSYS对三类电磁搅拌器进行了数值模拟,结合相关电磁场理论对金属熔体的受力进行了分析讨论。结果表明：三种电磁搅拌器在熔体区域内的磁感应强度都随着电流频率的增大而减小,不同搅拌器的电磁力随频率的变化情况有所不同。在频率一定的情况下,通过增大电压可增加熔体区域内的电磁力。     

电磁离心凝固过程熔体流动和传热的有限元数值模拟

利用电磁流体动力学有关理论,建立了电磁离心凝固过程熔体流动与热量传输的耦合分析模型,采用有限元法对电磁离心凝固过程进行了分析,得出了瞬态速度场和温度场。分析结果表明,电磁离心凝固过程中,正是由于电磁力引起的受迫对流运动,对金属熔体起电磁搅拌作用并使晶粒得到细化,从而提高铸件质量。     

金属液在旋转电磁搅拌器作用下的流动分析

对自行研制的电磁搅拌器中金属液的电磁场和流场进行数值模拟，并进行实验验证。结果表明：在旋转磁场搅拌器作用下，金属液中除存在横截面上的旋转离心流动外，还存在着纵向的大环流，但二者速度不同，前者比后者高出一个数量级：金属液表面的磁感应强度风与电流频率成反比，与输入的电压成正比：金属液所受电磁力的最大值与磁感应强度B0的平方成正比，与频率的n次方成反比，其中1／2≤n≤3／2：n与金属液的电阻率有关，电阻率越小则n越小：对于纯铝n为1／2，对于纯锡和纯铅n为1；金属液的转速与磁感应强度R0成正比，与金属液密度的平方根成反比。     

调幅交变磁场下圆柱形金属液内电磁力分布

从Maxwell方程出发,推导并计算了连续交变磁场和调幅交变磁场作用下,圆柱形金属液中电磁力密度在半径方向上的分布及其随时间的变化情况.发现在连续及调幅磁场情况下,电磁力频率均以原输入电磁场频率的两倍变化,且在调幅磁场的线性上升段和下降段,电磁力幅值的变化近似为二次抛物线形,在调幅磁场的恒值段则与连续施加时一样.这为合理设计电磁连铸时的调幅磁场打下基础.     

MICROSTRUCTURE AND MACROSEGREGATION OF Al-7%Si ALLOY SOLIDIFIED UNDER COMPLEX EFFECTS OF ELECTROMAGNETIC AND CENTRIFUGAL FORCES

1.IntroductionElectromagneticcentrifugalcasting(EMCC)isanewtechnologydevelopedfromcentrifUgalcastingandelectromagneticstirringprocessing.WithaseeofEMFgeneratingdeyicemountedonacentrifugalcastingmachine,liquidmetalssolidifyunderthecomplexeffectsofEMFandcentrifugalforce.ThequalityofthecastingsiscontrolledbymodifyingtheparametersofEMFandcentrifugalcasting.Thistechnologyprovedveryeffective...inimprovingthemacrostructureandpropertiesofthecastings['].WiththeeffectoftheEMF,thereisalwaysaconve…     

软接触结晶器电磁连铸中初始凝固的基础研究

通过实验和数值模拟研究了软接触结晶器电磁连铸传热凝固特点,测定了金属Ｓｎ在连铸中的温度场,初始凝固点和坯壳厚度,得到了电磁场影响它们的基本规律。在数学模型中考虑了高频电磁场对金属的传热凝固的以下影响;（１）对结晶器的感应加热;（２）对金属的加热;（３）电磁力推斥液力金属,减少金属与结晶器壁接触的影响。     

AZ61镁合金电磁搅拌的研究及力场分析

采用永磁体搅拌的方法制备了AZ61镁合金。对其组织和腐蚀性能进行了研究。以电磁场和磁流体动力学原理为基础，分析了旋转永磁体磁场内液态金属的受力。结果表明：液态金属在永磁体搅拌过程中，受到大小和方向周期变化的径向力和切向力；在这一效果（即电磁振荡）的作用下。凝固组织发生变化，进而影响到基体的腐蚀性能.     

电磁驱动熔体流动与枝晶变形断裂模拟

建立了电磁离心凝固过程熔体动量传递、传热和传质耦合数学模型，模拟计算了熔体在不同感应强度下的流动速度。计算结果表明，熔体在电磁力的作用下产生与铸模转动方向相反的流动，流动速度呈周期性分布，并且在凝固前沿达到最大，随着磁感应强度的增加，熔体流动速度达到的最大值也愈大，使用有限元软件ANSYS，把熔体流动计算结果作为参数，计算了枝品的受力状态，通过计算表明，熔体流过枝晶会在枝晶周围产生很大的速度变化，流体对枝晶的冲刷可使枝晶产生机械折断，电磁搅拌通过增加断裂枝晶数量促进柱状晶-等轴晶转变。     

基于板料电磁翻边的电磁力分布及成形质量影响

本文针对铝合金板料电磁翻边工艺过程,采用数值模拟方法,研究板料上的电磁力分布特性以及几何参数对电磁力分布的影响规律,并揭示电磁力分布对翻边件成形质量的影响。结果表明,铝合金板料电磁翻边中,预制孔的存在使板料上形成电磁力边缘积聚效应,板料预制孔径和成形线圈内径参数通过改变线圈投影面积比影响电磁力分布;随着线圈投影面积比的减小,电磁力边缘积聚效应更加显著,边缘电磁力密度增大;电磁力分布较均匀时,圆角区材料塑性流动更显著,成形件能获得更高的成形高度与更小的边缘减薄率,变形区厚度分布较均匀,成形质量更好。