电磁搅拌对镁合金AZ91D初生相形貌的影响及机理

研究了不同电磁搅拌工艺下镁合金AZ91D初生相α-Mg的形成过程及机理。结果表明：在不同的搅拌工艺下初生相的形成过程及机理是不同的。当金属液冷却到固液两相区后开始搅拌时，由于此时已形成大量的树枝晶初生相，影响初生相形貌的主要机制是：搅拌冲击作用使初生枝晶发生弯曲变形直至机械断裂；当金属液温度高于液相线开始搅拌时，主要机制是：搅拌使合金熔体内各处温度均匀，形核可在整个熔体内同时进行，且搅拌使正在生长的初生相枝晶臂大量熔断。此外还对电磁搅拌过程中金属液的受力和流动进行了分析。     

LSPWES法半固态组织演化的元胞自动机模拟

为理解低过热度浇注弱电磁搅拌(LSPWES)过程中铝合金半固态球晶组织形成的基本规律和演化机制,建立了元胞自动机(Cellular Automaton)和有限元(Finite Element)相结合的宏微观耦合模型,并分析了电磁搅拌对凝固过程的影响,计算了不同搅拌参数下的流场信息,模拟了该方法中不同工艺参数下A356铝合金的凝固组织,得到了最佳的工艺参数。模拟和试验结果表明,当浇注温度为630℃时,施加短时弱电磁搅拌后,增大了形核率,使同时发生凝固的区域增大,提高了晶粒在各个方向上生长的均匀性,促进了球晶组织的形成。此时,最佳搅拌参数:电源频率为10Hz,搅拌功率为1.2kW,搅拌时间为6s。     

电磁搅拌制备铝合金半固态浆料的实验研究

采用不同的搅拌功率对铝合金熔体进行电磁搅拌，观察与分析几种搅拌工艺下得到的材料显微组织。结果表明：在电磁力的作用下，熔体内部产生强烈的对流运动，晶粒间不断发生碰撞和摩擦，枝晶被打断。使晶粒变得圆整。在一定范围内，随着单位搅拌功率的升高，搅拌电磁力增大，所得组织更加细密，颗粒更加圆整，满足了半固态浆料的制备要求。     

电磁搅拌和等温挤压对ZA27合金半固态组织的影响

采用电磁搅拌和等温挤压的方法,研究了ZA27合金半固态成形的合理工艺参数,分析了电磁搅拌过程中输入电压、搅拌温度、冷却方式以及挤压过程中挤压温度对ZA27合金的半固态显微组织的影响。结果表明,输入电压为180～200V、搅拌温度为465～475℃和急冷的方式可得到近似球形和球形的细小显微组织;挤压温度为390～410℃时,挤压过程中发生动态再结晶,挤压后晶粒变得更加细小、均匀。     

电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场、流场和温度场的数值模拟

建立了铝合金半固态浆料电磁搅拌过程宏观传输物理量耦合的数学模型,采用有限元和有限差分相结合的方法实现电磁搅拌条件下电磁场、流场和温度场的耦合模拟分析,研究电磁搅拌工艺参数对流场和温度场的影响规律,并进行实验验证。结果表明:水平旋转的电磁力场在铝合金熔体内均匀分布,其方向与交变电磁场的旋转方向一致,大小则因集肤效应从边部到中心递减;熔体内速度场分布与电磁力相似,但随着搅拌时间的延长,熔体温度降低,速度不断降低;电磁搅拌条件下熔体凝固速度加快,熔体心部和边部的温度梯度变小;搅拌电流强度和频率对电磁场、速度场和温度场分布的影响非常明显。     

加热工艺对半固态AlSi7Mg合金的重熔组织的影响

研究了半固态AlSi7Mg合金在不同加热温度制度，不同保温温度，不同保温时间下的显微组织。经电磁搅拌的AlSi7Mg合金在固相线－液相线温度区间保温加热时，共晶相首先熔化，团块状α相逐渐演变成球状。随着保温温度的提高，晶粒形状更圆滑，随保温时间增加，晶粒形状也更圆骨，保温温度太高或保温时间太长时，试样表面有液相析出，靠近表面部位产生大量孔洞，试样在自重作用下变形，随炉加热方式所获得的固相颗粒尺寸比热炉加热方式所获得的固相颗粒尺寸大。     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在本试验条件下,当电磁搅拌频率小于50 Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整、分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50 Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利获得较理想的半固态组织.     

电磁搅拌对7A04铝合金大体积半固态浆料组织的影响

利用可控温电磁搅拌器对7A04变形铝合金进行了大体积(制浆室dmm一次制浆量5 kg以上)半固态流变浆料制备试验,研究电磁搅拌参数对7A04变形铝合金半固态浆料组织及其径向均匀性的影响。结果表明:在本试验条件下,制浆室0.5处的浆料组织优于制浆室中心和边缘的,随着搅拌频率的增加,制浆室中半固态浆料的组织均匀性降低;较高的搅拌电压和浆料温度下初生αAl)组织较细。搅拌电压为230 V、熔体温度为638℃、搅拌频率为5 Hz时,7A04铝合金大体积半固态浆料组织总体质量最佳,平均等效直径为112μm。     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在该试验条件下,当电磁搅拌频率小于50Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整,分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利于获得较理想的半固态组织.     

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响。试验结果表明:单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用(旋转感应+无芯感应)复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量。     

A Kinetic Study on the Electrodeposition of Fe-Zn-P Ternary Alloys

A kinetic study of electrodeposition of an Fe-Zn-P ternary alloy on steel in a chloride solution was carried out using a rotating disc geometry. The deposition rates of iron and zinc on steel are controlled by the rates of both electrochemical reaction and mass transfer through a diffusion layer, and that of phosphorus is controlled by the rate of electrochemical reaction. Zinc content in the Fe-Zn-P alloy increases with increased stirring speed and voltage, however, iron content decreases with increased stirring speed and voltage. Phosphorus content is almost constant with an increase of stirring speed in lower voltage ranges and decreases slightly with increased stirring speed in the higher voltage ranges.     

三维搅拌摩擦焊接传热与塑性流动分析模型

为研究搅拌摩擦焊接过程热流相互作用下的温度场、速度场和粘度场,将材料看成是层流、粘性、非牛顿流体,基于流体力学理论,建立了搅拌摩擦焊接过程的三维热流分析模型.给出了焊接过程热输入与搅拌头的旋转频率、工件运动速度、搅拌头尺寸及材料发生屈服时的剪应力的数学关系式,并将其作为热边界条件加入到了模型中.结果表明,搅拌头前部温度低于后部,温度梯度前部大于后部;受搅拌头周围材料流动的影响,接近搅拌针的区域,后退侧温度高于前进侧;材料上部速度、粘度受轴肩影响较大,下部主要受搅拌针影响;计算得到的热力影响区与试验结果有较好的对应关系.     

Study on weld formation in a novel rotating arc horizontal GMAW

A novel rotating arc horizontal welding process was developed for solving the sagging of the molten pool which bottlenecks the application and the development of the horizontal welding. The principle of the effect of the rotating arc on the molten pool is that the rotating arc process not only can reduce the welding heat input by prolonging the welding path in the same welding distance caused by the arc rotation, but also disperse the arc force to affect the sidewall periodically to support the molten metal near the upper sidewall. The effects of the rotating speed and arc voltage on the weld formation were studied.The results indicate that there is an appropriate range of the rotating speed and the arc voltage to obtain the defect free horizontal welding.     

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。     

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，结果表明在电磁力场、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．     

圆主锌锅流场的物理模拟研究

采用水力学模型试验,针对某钢厂镀铝锌锌锅流场模拟研究。研究结果表明：主锌锅内的流场受钢带拉速的影响。在钢带运动情况下,锌锅内的流体出现明显的分层现象,锌锅内流体混匀时间有明显差异;通过对比实验,确定了拉速对于流场混匀时间起到主要影响,当钢带拉速在140 m/min时;流场效果最佳;通过模拟搅拌对比实验,确定了锌锅内流场的变化受到钢带拉速和搅拌相互作用的影响。根据实验结果,在搅拌作用下,钢带拉速应控制在120～140 m/min的范围内s,流场的混匀时间缩短25%～35%。     

Numerical studies on controlling of process parameters in friction stir welding

A thermo-mechanical model is developed to predict the material deformations and temperature histories in the friction stir welding (FSW) process. Based on this model, the effects of the welding parameters on temperatures and material behaviors are investigated. Numerical results indicate that the maximum temperature in the FSW process can be increased with the increase of the rotating speed. The increase of the welding speed can lead to the obvious increase of the efficient input power for FSW system. The material particles on the top surface do not enter into the wake and just pile up at the border of the wake at the retreating side and this is the reason for the formation of the weld fash in FSW. Both the increase of the rotating speed and the decrease of the welding speed can lead to the increase of the stirring effect of the welding tool, which can improve the friction stir weld quality. But when the rotating speed is increased, the weld fash becomes more obvious. When the welding speed becomes higher, the rotating speed must be increased simultaneously to avoid any possible welding defects such as void. The simultaneous increase of the rotating and the translating speeds of the welding tool can lead to the increase of the residual stress.     

铝锡合金电磁搅拌工艺参数的模拟分析

通过对AlSn8Si2Pb2CuCr搅拌过程的模拟分析，得到了搅拌频率和搅拌电压与搅拌后熔体密度之间的关系，在分析搅拌条件对搅拌效果影响的基础上，确定了最佳工艺参数，即各线圈之间的相位差为90℃,搅拌频率为50Hz，搅拌电压为7V时，能得到最为均匀的密度分布，计算结果与试验值吻合。     

纳米TiO2在水性介质中分散工艺的初步研究

用沉降法研究了纳米TiO2在水性介质中进行物理和化学分散的工艺.结果表明:在三种方法中,超声分散效果最好,十二烷基苯磺酸钠分散效果较好,电动搅拌分散效果较差;对电动搅拌分散,搅拌大约90 min,转速适当高一些分散效果最好;对超声分散,超声电压大约在180 V,超声约70 min分散效果最好;对采用十二烷基苯磺酸钠分散,其加入量在12.0 g/L为宜.     

Numerical simulation of solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with stirring magnetic field

In order to study the effect of the stirring flow on the grain diameter and solute concentration of hollow billet, the couple model of the two-phase solidification and electromagnetic field was built to simulate the solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with the traveling magnetic field and rotating magnetic field. The effects of different kinds of flows on the temperature field, concentration field and grain diameter of molten metal during solidification were analysed. The results show that, there are different flow patterns in the molten metal induced by the traveling magnetic field and rotating magnetic field. Both flows can refine the grains in the hollow billet because of change of the temperature gradient and cooling rate of molten metal. The bigger the stirring velocity is, the smaller the grain diameter. Both flows can result in the macro-segregation in the hollow billet because of the non-homogeneous flows. The bigger the stirring velocity, the more serious the macro-segregation of the hollow billet. So, the stirring intensity should be controlled to acquire the high quality hollow billet.