Distributions of Electromagnetic Fields and Forced Flow and Their Relevance to the Grain Refinement in Al-Si Alloy Under the Application of Pulsed Magneto-Oscillation

Distributions of electromagnetic fields and induced forced flow inside a metal melt are crucial to understand the grain refinement of the metal driven by pulsed magneto-oscillation (PMO). In the present study, PMO-induced electromagnetic fields and forced flow in Ga-20wt%In-12wt%Sn liquid metal have been systematically investigated by performing numerical simulations and corresponding experimental measurements. The numerical simulations have been confirmed by magnetic and melt flow measurements. According to the simulated distribution of electromagnetic fields under the application of PMO, the strongest magnetic field, electric eddy current and Lorentz force with inward radial direction inside the melt are concentrated adjacent the sidewall of cylindrical melt at the cross section of middle height of coil. As a result, a global forced flow throughout the whole cylindrical column filled with Ga-20wt%In-12wt%Sn melt is initiated with a flow structure of two pair of symmetric vortex ring. The PMO-induced electromagnetic fields and forced flow in Al-7wt%Si melt have been numerically simulated. The contribution of electromagnetic fields and forced flow to the grain refinement of Al-7wt%Si alloy under the application of PMO is discussed. It indicates that the forced flow may play a key role in the grain size reduction.     

热卷箱液压系统的改进及优化研究

介绍热卷箱液压系统的基本工作原理以及设计特点,根据现场实际应用情况,提出系统在使用过程中出现系统扩能而冷却系统未改进、“净”环不净、PLC逻辑控制不合理、泵卸油不畅导致系统发热、系统的设计缺陷和元器件的不合理选择导致系统不能正常工作等问题,提出改进循环冷却系统、增设进水过滤器、改进PLC逻辑控制等措施改进系统发热,修正液压回路、重新选择液压元器件等优化液压回路,取得较好的效果,为今后类似设备的设计、安装和维护管理提供借鉴。     

脉冲磁场对AZ91D镁合金凝固组织的影响

研究了脉冲磁场作用下AZ91D镁合金凝固组织的变化,考察了冷却速度、磁场强度和放电频率对AZ91D镁合金晶粒大小的影响,并对磁场影响凝固组织的机理进行了探讨。试验结果表明:在脉冲磁场的作用下,AZ91D镁合金的凝固组织显著细化,其初生相由发达的树枝晶转变为均匀细小的蔷薇状晶体,共晶网络变得细小且不连续,聚集在晶界上的共晶组织减少;合金的晶粒尺寸随着冷却速度的降低,磁场强度或放电频率的增加而逐渐减小。     

脉冲电流对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响

通过调节脉冲电流峰值电压,研究了脉冲电流峰值电压对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响,并与MgCO3变质处理进行了对比。结果表明,随着脉冲电流峰值电压的增大,合金的凝固组织愈加细化,力学性能不断提高;当脉冲电流峰值电压达到2000V时,脉冲电流处理试样的抗拉强度比未处理试样提高了25%、伸长率提高了128%,比变质处理的抗拉强度提高了4%、伸长率提高了14%。     

Zr和脉冲磁场对Mg-Y-Zn-Ca合金组织及压缩性能的影响

对比研究了未处理、Zr处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-Zr复合处理对长周期结构增强Mg-5Y-2.5Zn-1.2Ca合金凝固组织及压缩性能的影响,同时考察了复合处理条件下脉冲电压和频率对合金的影响。结果表明,Zr处理、脉冲磁场处理、复合处理后,合金的凝固组织和压缩性能均有所改善,其中复合处理的效果最好;与未处理合金相比,复合处理后合金的抗压强度和压缩率分别提高43.9%和15.4%。在0~300V内,随着脉冲电压增大,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小;在1~10Hz内,随着脉冲频率增大,合金的平均晶粒尺寸先减小后增大,转折点为5Hz。晶粒尺寸越小,合金的第二相分布越均匀。合金的压缩性能与其晶粒尺寸基本对应。     

低压脉冲磁场对ZM5-3%Ca阻燃镁合金凝固组织的影响

采用低压脉冲磁场处理ZM5-3%Ca阻燃镁合金的凝固过程,考察了脉冲电压和脉冲频率对合金凝固组织的影响。研究结果表明:低压脉冲磁场可以显著细化ZM5-3%Ca合金的凝固组织;随着脉冲电压或脉冲频率的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,初生相逐渐退化,由发达的树枝晶转变成细小的等轴晶或蔷薇状晶体。     

均匀介质中线圈激发的涡流场分布

以半无限大平板导体为例，直接从麦克斯韦方程推导出涡流电流密度计算的积分公式。用MATLAB软件编程计算了空心线圈激发的涡流分布情况，为检测系统的参数设置提供了依据。结果显示，在一定的条件下，即使在构件内部数十倍的集肤深度，仍然有很强的涡流分布。     

Simulation of the Influence of Pulsed Magnetic Field on the Superalloy Melt with the Solid-Liquid Interface in Directional Solidification

The effect of the pulsed magnetic field on the grain refinement of superalloy K4169 has been studied in directional solidification. In the presence of the solid-liquid interface condition, the distributions of the electromagnetic force, flow field, temperature field, and Joule heat in front of the solid-liquid interface in directional solidification with the pulsed magnetic field are simulated. The calculation results show that the largest electromagnetic force in the melt appears near the solid-liquid interface, and the electromagnetic force is distributed in a gradient. There are intensive electromagnetic vibrations in front of the solid-liquid interface. The forced melt convection is mainly concentrated in front of the solid-liquid interface, accompanied by a larger flow velocity. The simulation results indicate that the grain refinement is attributed to that the electromagnetic vibration and forced convection increase the nucleation rate and the probability of dendrite fragments survival, for making dendrite easily fragmented, homogenizing the melt temperature, and increasing the undercooling in front of the solid-liquid interface.     

K4169铸件凝固温度场及晶粒组织计算机模拟

研究了在PRO/E和ANSYS软件环境下对复杂铸造系统进行联合建模的方法,采用PRO/E构建K4169高温合金壳体铸件,导入ANSYS软件构建铸造系统并对其凝固过程中的温度场进行模拟,得到铸件各点温度随时间的变化规律及其温度场的分布特征。根据铸件中各特征点的冷却曲线,采用非连续形核模型获得晶粒组织特征值,基于元胞自动机的方法实现镍基高温合金铸件关键部位凝固组织演变过程的可视化仿真。模拟结果与实测晶粒组织符合较好。     

基于CFD的玻屏成型模具冷却结构优化

针对某玻屏生产中裂纹随机产生且无法控制的问题,提出一种改变凸模内冷结构的方案.基于模具传热分析的原理和方法,建立了冷却水在玻屏模具冷却腔内的流动换热模型及模具冷却腔内表面传热模型.通过对换热机制的研究和对玻屏模具冷却结构的分析,提出了一种玻屏模具冷却结构开槽和钻孔相结合的改进方案,并构建了Fluent分析模型.仿真结果...     

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金组织中溶质含量的影响

在Mg-Gd-Y-Zr镁合金凝固过程中施加脉冲磁场,通过改变脉冲磁场的脉冲频率,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr镁合金凝固的影响.结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr镁合金晶粒细化的同时,在10 Hz外加脉冲磁场条件下使晶粒内部的合金元素Gd和Y的溶质含量增加,晶界析出的共晶含量相应减少.脉冲磁场使熔体内部的带电离子沿磁力线方向自旋运动,以及周期性变化的电场力对带电离子自由振动的抑制作用导致的溶质原子迁移所需的能量势垒增加是晶粒内部Gd、Y元素溶质含量增加的原因.     

脉冲电流和脉冲磁场作用下LY12铝合金凝固组织的比较

以我们所做的实验结果为根据 ,发现脉冲磁场对 L Y12铝合金凝固组织的细化效果要好于脉冲电流 ,并比较了脉冲电流和脉冲磁场这两种新颖的脉冲电磁场技术对其凝固组织的细化和机理差别、工作原理和特点 ,指出了应用前景     

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.     

激励线圈匝数对软接触结晶器内磁场和电磁压力的影响

通过建立软接触电磁连铸结晶器内电磁场计算的三维有限元数学模型,模拟分析了高频磁场激励线圈匝数在2～5匝变化,对切缝结晶器内磁感应强度和电磁压力分布的影响。结果表明,线圈匝数变化不会改变结晶器内磁感应强度和电磁压力的分布特征;沿结晶器高度方向上,磁感应强度和电磁压力都在钢液面下5～6 mm位置出现峰值;在周向上,切缝处的磁感应强度和电磁压力值高于分瓣体中心处。随线圈匝数增加,结晶器内磁感应强度和电磁压力的数值均明显增加,但其分布的不均匀性也随之加剧,因此线圈匝数存在最优值,取3匝或4匝是比较合理的。     

冲模结构优化设计的探索

通过对冲模结构设计进行分析和总结,找出有价值的东西,探索出了一条冲模结构优化设计的道路,为提高冲模设计质量和缩短制造周期提供新的思路。     

凝固模拟在上梁件工艺优化中的应用

ＦＴ－ｓｔａｒ凝固数值模拟系统为铸造工艺的优化设计提供了科学的依据。该系统的彩色后处理显示能直观、定量地预测铸件的缩孔、缩松缺陷。本文通过凝固模拟上梁件工艺进行优化,减少了冒口重量,实现了用现有设备能力,在极限的钢水量下完成的梁铸造。     

强磁场对Cu-25Ag合金凝固、拉拔组织及导电性能的影响

在有无磁场条件下进行Cu-25Ag(%,质量分数,下同)合金凝固实验,并对铸锭进行冷拉拔处理,系统的研究强磁场对Cu-25Ag合金凝固组织、拉拔组织以及复合材料电导率的影响。发现有无磁场条件下合金凝固组织和拉拔组织都有所不同。无磁场条件下初生Cu一次枝晶较长,以柱状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向;在试样中部,生长方向与试样轴向夹角约45°;试样下部,生长方向与试样轴向夹角约90°。另外,共晶组织壁厚较薄,两相分布不均匀,片层间距较大。强磁场条件下初生Cu一次枝晶变短,以胞状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向,试样中部和下部,枝晶生长方向与试样轴向夹角约90°。共晶组织壁厚较大,两相分布比较均匀,片层间距较小。冷拉拔后,共晶网状结构被拉长、变细,形成纤维结构,无磁场条件试样中共晶纤维厚度和间距较小,强磁场试样中共晶纤维厚度和间距较大。随着纤维组织厚度不断减小,试样的电导率降低,并且相同变形量下有无磁场条件的试样电导率有所差别。对强磁场下合金凝固组织及拉拔组织影响机理进行了探讨,并分析了纤维组织对复合材料电导率的影响机制。     

敫励参数和试件电磁参数对脉冲涡流检测影响的仿真分析

脉冲涡流检测技术已成功应用于带包覆层容器和管道壁厚检测。然而,由于铁磁性材料脉冲涡流检测机理的复杂性,目前缺乏对检测信号影响因素的有效分析方法。首先利用有限元仿真方法建立了脉冲涡流检测模型,并用试验验证了模型的正确性;然后研究了重复频率、占空比及边沿斜率等激励参数对检测信号的影响,为脉冲涡流检测激励模式的选择提供参考;最后分析了试件电磁参数对检测信号的影响,为脉冲涡流检测结果的解释提供依据。     

低压脉冲磁场对纯Al凝固组织和缩孔的影响

研究了不同的脉冲磁场电压、脉冲频率及铸型预热温度对纯铝凝固组织和缩孔的影响.研究结果表明:低压脉冲磁场可使纯铝晶粒细化,等轴晶比例增加,缩孔深度减小;随着脉冲电压、脉冲频率或铸型预热温度的增加,纯铝的等轴晶比例逐渐增大,但当铸型预热温度达到700℃时,等轴晶比例略有减小;同时纯铝的中心缩孔深度逐渐减小,但当脉冲频率超过2.5Hz或铸型预热温度超过500℃时,中心凸起代替中心缩孔.     

Influence of electromagnetic brake on flow field of liquid steel in the slab continuous casting mold

Metallurgical effect of electromagnetic brake (EMBR) could be influenced by many factors. A three-dimensional finite-volume mathematical model of region electromagnetic brake process has been built based on the theory of computational fluid dynamics (CFD) and magneto-hydrodynamics (MHD). Three-dimensional numerical simulation is studied by using the commercial software. The results from numerical simulation show that flow field in the mold can be effectively controlled by electromagnetic brake; electromagnetic force is the motive power of braking, the effects of EMBR is associated directly with the intensity magnitude of magnetic field, the reciprocal position between magnetic field and acting region and casting speed, etc.