射流型磁场排布方式控制结晶器内液流的实验研究

以水银为介质,通过物理模拟实验考察射流型磁场排布方式对中厚板坯连铸结晶器内流场的控制.采用超声波Doppler 测速仪测量有、无磁场下的结晶器内液态金属流速,研究磁场排布和强度对水口出流、结晶器内流动、液面流动、结晶器窄面模壁的冲刷作用等的影响.实验显示,射流型磁场排布方式使水口出流流速受到比通常磁场排布方式更强的抑制...     

电磁搅拌器磁场形态研究及选择

建立了描述结晶器电磁搅拌过程的电磁场二维数学模型,采用有限元的方法实现结晶器电磁搅拌不同相数电磁场的数值模拟。结果表明,单相磁场不适合作为电磁搅拌工作磁场,两相和三相磁场均能产生旋转的力场;两相和三相磁场的电磁参数沿路径EF关于金属熔体中心O点高度对称,且均呈现一定程度的波动,两相磁感应强度和电磁力曲线可以看作是三相曲线的下移和缩放;两相和三相磁场金属熔体中心点电磁参数变化趋势基本一致,但两相磁场在低频时较三相磁场电磁参数较大,三相磁场与之相反。     

电磁制动下板坯结晶器内金属流动的物理模拟

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,电磁场对结晶器内液态金属流动的影响规律。采用超声波多普勒测速仪测量了结晶器上部磁场B1=0、0.18、0.36 T和0.5 T,结晶器下部磁场B2=0.5 T情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布,考察了磁场强度对结晶器内及液面处金属流动,及其对结晶器窄壁的冲刷作用等的影响。实验结果表明,板坯连铸时,对于抑制液面波动的结晶器上部磁场应选择较低的磁场强度,而用于实现钢水稳定和形成活塞流的结晶器下部磁场,则应选择高的磁场强度。在本文实验条件下,磁场匹配关系B1=0.18 T、B2=0.5 T时,结晶器内的金属流场较为理想,表现为届时既可控制液面波动,又能使结晶器下部的金属流动基本实现活塞流。     

哈兹列特连铸机结晶器中漏磁行为及有限元分析

哈兹列特连铸机结晶器中带鳍支撑辊具有强磁性的目的是吸附钢带,保持钢带在铸造过程中的平整,但磁场透过钢带在结晶器内部产生的"漏磁"将导致连铸过程流场紊乱,严重影响后期的板带质量。利用矢量合成法测量磁场,并通过有限元模拟及磁流耦合分析,揭示结晶器中磁场的分布规律与铝熔体流动的电磁制动过程,进一步探究连铸生产过程中熔体紊流可能导致的铸板坯表面质量问题,为优化磁场、改善产品组织提供指导。     

水口浸入深度与拉坯速度对电磁制动下板坯结晶器内金属流动的影响

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,水口浸入深度和拉坯速度对结晶器内液态金属流动的影响规律.采用超声波多普勒测速仪测量了在结晶器上部磁场B1 =0.18 T和下部磁场B2=0.5T的情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布.实验表明:(1)加大水口浸入深度整体上使液面水平流速下降,且提高该流动的稳定性(湍流度降低);而当水口浸入深度过深时,会引起液面水平流向改变.(2)水口出流的射流流速及其对结晶器窄面的撞击强度,以及液面的水平流速与其湍流度依然随拉坯速度提高而增强;同时,结晶器窄面附近上、下回流区金属液的铅垂速度均趋增大,且上回流区金属液对窄面冲刷的相对强度表现为先升高后降低,而下回流区金属液对窄面冲刷的相对强度则呈持续增强趋势.     

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。     

不同电角度电磁搅拌器磁场分析

建立了描述结晶器电磁搅拌过程的电磁场二维数学模型,采用有限元的方法实现结晶器电磁搅拌不同电角度电磁场的数值模拟,研究了电磁场的分布特征及频率对金属熔体中心点电磁场的影响。结果表明,随着电角度的增大,磁场的均匀性增强,但在电角度为75°时,能得到最大电磁场参数;不同电角度下,金属熔体中心电磁场参数的变化规律基本相似;随着频率的增加,磁感应强度先增后减,最大磁感应强度对应的频率是3.5 Hz,而电流密度和电磁力均不断增大。     

轴向磁场对多晶硅定向凝固过程中热流场的影响

采用Comsol 4.3a软件建立了轴向磁场作用下多晶硅定向凝固的二维轴对称模型,通过有限元方法将硅熔体中的电磁场、温度场和流速场进行了耦合数值计算。结果表明:当磁场线圈中心面位于熔体中心面下方60 mm处时,其磁场线高密度集中在熔体中心面下方强浮力对流区域,且均匀分布。此时硅熔体的最大流速为41μm/s,相比磁场线圈位于熔体中心面上方60 mm处的流速场减小了41.43%。随着磁场强度的增加,硅熔体中等温线越来越稀疏。与未施加磁场相比,轴向温度梯度减小了15 K/cm,硅熔体中的晶体生长速率增加。硅熔体温度梯度与晶体生长速率之比GL/Vs值变小会使得其结晶前沿界面产生组分过冷,导致细晶的生成,这方面有待于进一步的研究。     

电磁制动对结晶器流场及铸坯表面质量的影响

采用低熔点金属模拟板坯电磁制动条件下结晶器内的流场,使用超声多普勒测速仪测量不同磁场分布和磁感应强度条件下的流速。结果表明,在试验条件下,采用上部磁场B_U=0.18 T和下部磁场B_L=0.5 T时,电磁制动能够增强上环流流动,改善结晶器液面流动和波动。工业试验结果表明,采用I_U=0,I_L=I_(max),有利于减少铸坯表面缺陷。     

异相位电磁连铸的电磁场分析

采用ANSYS有限元软件对空心管异相位电磁连铸中电磁场、力场的分布进行了模拟．结果表明：异相位磁场作用下,铸管中磁感应强度高且分布均匀;壁厚中部的金属熔体受到沿径向的电磁推力,向外结晶器方向流动;石墨环附近的金属熔体和初凝壳受到电磁斥力的作用,可以避免“抱芯”,减少摩擦,抑制了偏析瘤的形成,进而提高了铸管表面质量．     

磁性磨料在磁力研磨加工中受磁场力作用的研究

针对国内在磁力研磨加工机理领域上研究的不足，论文在磁力研磨加工原理的基础上，利用建立磁场图的方法，对磁力研磨加工中磁性磨料所受的磁场力进行了理论上的分析和推导，结果表明磁场对磁性磨料的作用力大小与磁性磨料的粒度、磁性磨料的磁化率、加工区域的磁场强度、磁通集中情况以及磁场梯度有着重大的关系。     

铁硅系复合磁性合金的磁特性

近年来作为电机小型化、高效率化和降低损耗的手段 ,对所用软磁材料硅钢板采取了提高硅含量来提高其电阻率从而减少涡流损失、降低结晶 (磁 )各向异性和磁致伸缩。但是 ,铁中固溶硅的增高就会导致材料变硬和脆化。以致难以进行轧制和切割等机械加工 ,所以通常以Ｓｉ 5% (质量 )的硅含量定为工业轧制的极限。然而 ,粉末冶金法为含Ｓｉ更高的硅钢片材料的开发提供了广阔的发展前景。因此 ,日本大同工业大学和大同特殊钢公司的研究者们 ,以Ｆｅ Ｓｉ系平衡相图为参考研究了利用粉末冶金法制造高Ｓｉ浓度的硅钢制造极限。用高频感应炉熔炼后 ,高…     

永磁材料的性能对室温磁制冷机中磁化场的影响

在磁路结构相同的情况下，计算了体积、形状相同，但性能不同的NdFeB永磁材料所对应的气隙相同的磁路的场强分布，并比较了它们的场强大小，分析了影响场强的因素。表明在设计磁制冷永磁磁化场时，不必一味追求高磁能积材料，要综合考虑永磁材料的磁能积、矫顽力、剩磁等性能，从而为室温磁制冷机中磁化场的建立提供选材依据。     

软磁合金的磁特性

通过对软磁合金在直流与交流磁化条件下的磁性能参数的测量、分析、比较,研讨了高磁导率合金的直流与交流磁特性之间的差异,找到了影响铁芯磁性能的原因。对如何提高软磁合金产品质量作了一些具有应用价值的探讨,以供软磁材料的研制、开发及应用时作参考。     

旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔磁路的数值模拟及实验研究

提出了旋转磁场磁性磨粒光整加工新工艺,进行了旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔时磁路的结构设计,建立了数学模型,进行了磁路的数值模拟,确定了磁极合理的布置形式,以球形磁性磨粒为加工介质进行了实验研究,得到了磁极布置形式和回转速度对加工效果的影响曲线.研究表明磁场发生装置能够产生足够大的磁场强度实现内孔表面的光整加工,且磁极成90°布置时,光整加工效果最好.磁极的回转速度也影响加工效果,速度越高,加工效果越好.     

环境磁场对磁记忆信号的影响

金属磁记忆检测技术是一种可早期准确判断构件的应力集中位置和评估疲劳损伤程度的无损检测技术新方法,而磁记忆信号的存在离不开环境磁场。为探讨环境磁场对磁记忆信号的具体影响,在不同环境磁场下,对45钢进行静载拉伸试验,测量在相同环境磁场下不同应力作用下的磁记忆信号。试验结果表明:环境磁场不能改变磁记忆信号曲线的形状,但可以改变磁记忆信号值的大小;在一定的磁场范围内,磁记忆信号值随环境磁场的增加而增加,但当环境磁场超过某一临界值时,磁记忆信号值反而随环境磁场的增加而减少;若环境磁场为零或完全被抵消,应力则不能产生磁记忆信号。故在磁记忆检测实践中,特别是在定量检测应用中必须考虑环境磁场的影响。     

展示磁场空间分布的磁性液体系列装置研制

根据磁性液体在外加磁场条件下特殊的形状变化,利用自制的磁性液体制作了系列展示磁场空间分布的装置。该系列装置可以生动地三维展示磁场的空间分布,激发学生学习相关科学文化知识的热情。     

磁性磨粒辅助磁针磁力研磨的应用研究

目的解决磁针磁力研磨工艺中磁针对工件表面碰撞损伤及存在研磨盲区的问题。方法在磁针中加入磁性磨粒增加磁针束的柔性,同时磁针为磁性磨粒提供研磨压力和切削力。将三相正弦交流电接入定子线圈,利用交流电的相位差产生旋转磁场,驱动混合磨料对微小复杂工件进行研磨。在混合磨料总质量不变的条件下,依次采用磁针、磁性磨粒和不同质量混合比的混合磨料进行对比试验。结果相较于单一磨料,使用混合磨料加工40 min后的工件表面形貌较好,表面粗糙度值下降幅度大,且有较大的材料去除量。当磁针与磁性磨粒的质量混合比为1∶2时,加工后的工件表面形貌最佳,无明显加工纹理和磁针碰撞痕迹,工件表面粗糙度值由原始的1.0μm下降到0.54μm左右,材料去除量为2.8 mg左右,微小沟槽内无研磨盲区。结论在电磁研磨工艺中,使用磁针和磁性磨粒质量比为1∶2的混合磨料可提高研磨效果,避免磁针的碰撞对工件表面造成损伤,磁针可将磁性磨粒挤入工件微小沟槽,无研磨盲区。     

氢化钕铁硼永磁材料的磁性能

主要论述了氢化法制备的钕铁硼永磁材料的磁性能与氢化温度,脱氢温度,氢化时间以及脱氢时间之间的关系。钕铁硼合金用真空中频感应炉熔制。合金经过均匀化热处理。合金的氧氢化物的脱氢在真空／氢气氛炉中进行。     

High Steady Magnetic Field Processing of Functional Magnetic Materials

The materials science community has been enriched for some decades now by the “magneto-science” approach, which consists of applying a magnetic field during material processing. The development of anisotropic properties by applying a steady magnetic field is now a well-established effect in the material processing of magnetic substances, which benefits from the unidirectional and static nature of the field delivered by superconducting magnets. Among other effects, magnetic anisotropy in functional magnetic materials, which arises from the alignment of magnetic moments under external field, can be developed at various structural scales. Magnetic ordering, magnetic patterning, and texturation are at the origin of this anisotropy development. Texture is developed in materials from magnetic orientation due to magnetic forces and torques or from stored energy. In metals and alloys, for instance, this effect can occur either in their liquid state or during solid-state thermomagnetic treatments and can thus impact significantly the material functional magnetic properties. Today’s improved superconducting magnet technology allows higher field intensities to be delivered more easily (1 T up to several tens of Teslas) and enables researchers to gather evidence on magnetic field effects that were formerly thought to be negligible. The magneto-thermodynamic effect is one of them and involves the magnetization energy as an additional parameter to tailor microstructures. Control of functional properties can thus result from magnetic monitoring of the phase transformation, and kinetics can be impacted by the magnetic energy contribution.