60Si2Mn钢半固态初生相形成与演变机制

对等温和降温连续搅拌下60Si2Mn初生凝固组织形成与演变规律进行了实验研究。结果表明：等温和降温两种搅拌工艺可使初生奥氏体组织枝晶形态演变球化。等温温度越高，初生组球化效果越好；采用较长的连续搅拌时间，初生相可得到充分球化；连续降温搅拌到一定固相分数时晶粒尺寸变化较；采用降温连续搅拌工艺可获得较小的球形晶粒尺寸。电磁搅拌改变了初生晶粒生核或生长的热力学和动力学条件，从而使初生相的界面形态经历了由球形失稳后转变为结晶，又经过抑制，熔断，重熔，粗化，聚集而转变赤近球形的演变过程。抑制和粗化是促使晶粒界面形态发生演变的主要动力学因素。     

搅拌工艺参数对SIMA法半固态AZ91D镁合金组织的影响

采用自行设计制造的半固态镁合金机械搅拌装置，制备了镁合金半固态浆料，研究了搅拌工艺参数对半固态镁合金组织的影响。结果表明：镁合金半固态等温搅拌温度在570～580℃，搅拌时间为6～9min时，获得的组织均匀细小。搅拌时间过长，晶粒尺寸反而有所增大。搅拌温度影响固相率，从而也影响到固相晶粒的圆整度。     

双向弱电磁搅拌+等温保温处理制备半固态A356合金浆料的研究*

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺：双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580~610℃、等温保温时间3~15min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

优化工艺下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响

为了研究板坯辊式电磁搅拌器对板坯冶金效果的影响,采用现场试验的方法,经过调整电磁搅拌工艺参数及连铸工艺参数,揭示了优化工艺条件下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响。研究表明,电源频率为7 Hz,电流分别为0、100、400 A时,电磁搅拌力依次增强,对板坯的冶金效果逐渐改善;当电磁搅拌辊的数量增加时,板坯非稳态下的低倍质量提高;当相同电磁搅拌参数应用于相同钢种时,只有在综合优化连铸工艺参数条件下才能得到好的冶金效果。参数条件为电源频率7 Hz、板坯拉速0.9 m/min、电流400 A。     

电磁搅拌法制备铝合金半固态坯料的研究

分别研究了搅拌电流及搅拌频率对2A50铝合金半固态坯料中心及边缘位置微观组织的影响规律。结果表明：无搅拌电流及搅拌频率时,坯料的微观组织主要由粗大的树枝晶组成,部分枝晶臂长度甚至超过200 μm,不能用于半固态成形。随着搅拌电流或搅拌频率的增加,中心与边缘位置的平均晶粒尺寸均不断减小并在搅拌电流超过30A或搅拌频率超过30Hz时略有增加;中心与边缘位置的形状因子都不断增加并逐渐趋于平缓,但当搅拌电流为40A或搅拌频率为40Hz时略有下降;同时,中心与边缘位置微观组织的均匀性越来越好。在搅拌电流30A、搅拌频率30Hz条件下,能够制备出平均晶粒尺寸和形状因子分别为75.6 μm及0.73的具有理想微观组织的半固态坯料。     

机械搅拌对半固态ZA27合金组织和性能的影响

研究不同等温温度、搅拌速度、搅拌时间等工艺参数对半固态ZA2 7合金力学性能和组织的影响 ;结果表明ZA2 7合金等温搅拌温度在 470℃～ 480℃ ,搅拌 10min～ 15min时 ,获得的性能和组织较好 ,搅拌强度越高 ,搅拌后获得的组织和性能越好。     

电磁搅拌法制备的半固态2A50合金的显微组织演变

分析搅拌电流和搅拌频率等工艺参数对电磁搅拌法(EMS)制备的2A50铝合金半固态坯料显微组织的影响,并研究不同工艺参数制备的2A50半固态坯料二次重熔后的显微组织演变过程。结果表明,随着搅拌电流及搅拌频率的增大,半固态2A50合金的显微组织由树枝晶转变为越来越细小均匀的近球状晶,且二次重熔后的球状晶粒也越来越圆整。搅拌参数为30 A和30 Hz时,二次重熔后的半固态2A50合金的球状晶粒平均尺寸约为80μm,形状因子约为0.76,进一步增加搅拌电流或者搅拌频率,显微组织没有明显的改善。二次重熔过程中半固态2A50合金平均晶粒尺寸随着保温时间的延长而逐渐增大,Ostwald粗化机制促进了晶粒的球化程度的增加。最终获得半固态2A50合金的晶粒粗化速率为547μm3·s-1。     

电磁搅拌对Al_3Ti/ADC12复合材料半固态组织的影响

以Al-K2Ti F6为反应体系,采用电磁搅拌法制备了原位Al3Ti/ADC12复合材料半固态浆料,研究了不同搅拌参数对该复合材料半固态组织的影响,揭示了半固态组织在电磁场作用下的演变机理。结果表明:在本实验降温搅拌过程中,随着搅拌时间的逐渐增加,该复合材料半固态组织中的初生α-Al相形貌发生了多样性变化,经历了树枝状、蔷薇状、近球状的演变,其中在585℃时水淬取样的组织较佳,初生α-Al相主要呈近球状,弥散悬浮于液相中,平均尺寸约为35.2μm。在一定范围内,若固定相同的搅拌频率和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌电压的增大,晶粒形貌趋于圆整,尺寸逐渐变小;若固定相同的搅拌电压和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌频率的增大,晶粒逐渐细化而后又逐渐增大。     

A356铝合金半固态浆料的双向弱电磁搅拌与等温处理工艺的研究

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺:双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580～610℃、等温保温时间3～15 min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7 min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

圆坯连铸机电磁搅拌磁场特性研究

采用CST-11A型数字特斯拉计、扭矩仪测量对某圆坯连铸机结晶器与末端电磁搅拌的磁场、电磁扭矩进行测试研究,研究了磁感应强度和扭矩与电流、频率的变化规律及磁场的空间分布特点。研究表明：电磁力与磁感应强度的平方成正比关系,频率和磁感应强度成反比关系。结晶器内磁感应强度轴向最大位置在距结晶器上口900 mm位置,向两侧陡降;径向分布不均匀,由搅拌器内表面向中心逐渐减小;高频率的磁场经结晶器铜管后衰减更大。结晶器、末端电磁搅拌的电磁扭矩随着电流强度和频率的增加而增大,频率对结晶器电磁扭矩影响较电流影响更为平缓,而末端电磁扭矩与频率的变化趋势受频率范围影响,研究结果对合理制定及优化电磁搅拌工艺参数提供了理论依据。     

Effect of Electromagnetic Stirring Conditions on Grain Size Characteristic of Wrought Aluminum for Rheo-forging

This article focuses on the microstructural characteristics of A6061 and A7075 wrought Al alloy slurries fabricated by an electromagnetic stirrer (EMS). Billets fabricated by electromagnetic stirrer under different conditions of stirring current, stirring time, and pouring temperatures were investigated for the microstructure and cooling curves of molten alloy which was directly cooled from liquid state to the mushy state during stirring. From the cooling curves and microstructure examination, it is possible to determine the forming time and stirring time required to obtain an optimum structure. Lower pouring temperatures in the range (650–730 °C) led to finer primary-α Al phase grains in both A7075 and A6061 billets. Higher stirring current led to the finer primary-α Al phase. With respect to the effect of stirring time, the primary-α Al phase still appears in dendritic shape for 20 and 40 s of electromagnetic stirring time. The longer electromagnetic stirring time of 60 s led to a finer primary-α Al phase.     

板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究

摘 要：采用数值模拟的方法,对电磁搅拌下板坯结晶器内的流场进行了计算,考察了不同连铸工艺和搅拌电流作用下的流场结构和分布特征,提出了自由液面的卷渣指数（MFEI）和结晶器内流场均匀性指数（VUI）,介绍了上述指数对板坯结晶器内流场电磁搅拌效果的判定方法,进而提出了搅拌参数的综合优化方法。     

邢钢结晶器电磁搅拌参数优化研究

在邢钢小方坯连铸机上进行试验,系统地研究了国产化结晶器电磁搅拌装置的最佳参数,分析了不同参数对连铸坯碳偏析的影响。试验结果表明,结晶器电磁搅拌改善了铸坯碳偏析现象,有效改善的最小电流为350 A,电流强度达到一定值后,继续增加电流强度对铸坯中心偏析的改善效果不明显。     

电磁搅拌作用下弧形结晶器流场的数值模拟

研究了双侧孔浸入式水口条件下,弧形结晶器内流场受电磁搅拌作用的影响。建立了圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的电磁场和流场数学模型,分别采用有限元和有限体积法进行数值求解,讨论不同电参数下结晶器内流场分布特点。结果表明：电磁力在水平面沿圆周方向呈非对称分布,竖直面上呈“中间大,两头小”分布;电磁搅拌作用使得结晶器内流场除出现上回流区外,还产生主回流区和下回流区,促进钢水流动,有利于等轴晶的形成和热传递;励磁电流强度是影响电磁搅拌作用的主要因素,频率的影响效果有限,最佳搅拌参数是[I＝200 A,][f＝3 Hz。]     

Effects of A-EMS processing parameters on semisolid slurry production

A computational model coupling an electromagnetic model with a macroscopic heat and fluid flow model in semisolid Al alloy slurry preparation by A-EMS was developed.The effects of A-EMS processing parameters such as stirring current,stirring frequency and stirring gap width on macroscopic transport phenomena during solidification were analyzed.Both the computational and experimental results showed that more intensively uniform stirring fields and uniformly fine microstructures were obtained by optimizing processing variables.     

结晶器电磁搅拌对55CrSi弹簧钢铸坯质量的影响

为研究55CrSi弹簧钢连铸生产中采用的电磁搅拌技术对铸坯质量的影响,利用有限元法,对结晶器内不同搅拌参数下电磁场分布进行了模拟,对电磁力矩进行了理论计算,并系统地研究了结晶器电磁搅拌电流和频率对其铸坯质量的影响规律。试验结果表明：电磁搅拌电流和频率分别为320 A和3 Hz时,中心等轴晶率为29.62%,中心疏松减轻,缩孔消除,铸坯低倍质量有明显地改善;在其它浇注工艺参数不变的情况下,铸坯的中心等轴晶率与电磁力矩呈现对应关系,电磁力矩增大,铸坯中心等轴晶率提高。     

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。     

大圆坯连铸M-EMS参数对磁场和流场分布的影响

采用有限元法和有限体积法对φ250mm大圆坯连铸结晶器电磁搅拌(M-EMS)磁场和流场进行耦合计算。分析了不同电磁搅拌电流和频率下磁场和流场的分布。研究表明,数值模拟结果与实测结果基本一致。钢液中心面的磁感应强度在角部要明显大于中心。电磁力在横截面周向上分布均匀,流动呈涡旋状。当频率相同时,磁感应强度、电磁力和流速随着电流的增加而增加。当电流相同时,沿拉速方向,磁感应强度随频率增加而减小,电磁力和流速随频率的增加而增加。沿搅拌器中心径向,磁感应强度和电磁力随频率增加而减小,频率对切向流速的影响不大。对于φ250mm大圆坯连铸结晶器电磁搅拌,在电流和频率为480A,3Hz时能起到良好的搅拌效果。