电磁搅拌下低合金钢柱状晶向等轴晶转变准则(二)

在枝晶破碎理论基础上,讨论了电磁搅拌强度及合金元素碳、锰含量对钢凝固组织的影响。分析并获得了线性电磁搅拌下柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则。观察到凝固过程中电磁搅拌产生的枝晶碎片,得到了临界固相分率、碳含量和液体平均流速之间的关系。发现低碳情况下,锰含量提高使CET更难;高碳情况下,锰含量提高对CET几乎没影响。     

电磁搅拌下Cr钢柱状晶向等轴晶转变准则(一)

在枝晶破碎理论基础上,分析了电磁搅拌强度及合金元素铬含量对钢凝固组织的影响。对柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则进行讨论。得到线性电磁搅拌下的铬钢铸坯表面到中心的距离与晶粒大小、二次枝晶、冷却速度的关系。得到等轴晶比率和铬含量关系,发现本实验范围高Cr含量对等轴晶比率影响明显。     

电磁搅拌下Cr钢柱状晶向等轴晶转变准则(二)

在枝晶破碎理论基础上,分析了电磁搅拌强度及合金元素碳、铬含量对钢凝固组织的影响。对柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则进行讨论。发现线性电磁搅拌下的CET准则对Cr钢仍然有效。得到了临界固相分率、枝晶间流速和液体平均流速关系。发现铬含量提高使柱状晶向等轴晶转变更难。     

铝合金凝固过程柱状晶向等轴晶转变的研究

研究分析了不同保温温度、冷却水温等条件对铝合金等轴晶形核率、柱状晶形核率、柱状晶向等轴晶转变(CET)位置的影响规律.试验结果表明:降低保温温度、升高冷却水温,会增大等轴晶区的面积；降低冷却水温、降低保温温度会增大铸件柱状晶和等轴晶的形核率.还根据获得的CET位置实验结果,讨论了国内外文献提出的CET位置判据对本研究的适用性,并针对本文的实验条件,提出了具有更高预测精度的CET转变判据.     

钢锭中柱状晶向等轴晶区域转变的机理

<正> 本文研究开发了柱状晶区域向等轴晶区域转变的新理论。本文提出,枝晶生长的前端成长为自由晶;由于自然对流,这些结晶在熔融的液体中生长。这些自由晶迅速长大或迅速增加的话,则将会随着凝固的前沿阻止柱状晶的生产。铸型的冷却速度和凝固工艺的动力学决定了自由晶的生长速度。根据理论推定,冷却速度愈快,转变愈容易完成。本文还将上述情     

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。     

电磁搅拌对不锈钢连铸坯等轴晶率的影响

分析了在工业试验条件下,电磁搅拌对430不锈钢、409L不锈钢和2205双相不锈钢连铸坯等轴晶率的影响。结果表明,施加电磁搅拌后,3个钢种的等轴晶率比不施加电磁搅拌都有明显增加,各个钢种的等轴晶率跟钢种特性有关。     

基于二次枝晶间距变化特征的连铸方坯CET位置判断新方法

从碳钢连铸坯实际凝固组织入手对典型枝晶二次枝晶间距(secondary dendrite arm spacing,SDAS)进行测量分析,并发现了铸坯表面向中心凝固过程中的SDAS突增现象。结合铸坯横断面二维温度场数值模型分析可知,柱状晶向等轴晶转变(columnar to equiaxed transition,CET)的过程会影响铸坯内部的传热过程,这种影响最终以典型枝晶SDAS突增的形式体现出来。基于典型枝晶SDAS突增现象,确立了铸坯内部CET定量判定的新方法,即将典型枝晶SDAS最大增加率的起始位置确定为铸坯内部CET起始位置。计算所得CET位置与铸坯内部温度梯度变化拐点的最大相对误差仅为8.3%,且与生长速率变化区间相对应,同时也与实际凝固组织形貌转变位置吻合,证明了该方法的有效性。     

二冷区电磁搅拌换向周期对薄板坯中心等轴晶率的影响

在高拉速的薄板坯连铸过程中,增加等轴晶率对提升连铸坯凝固质量的提升至关重要。采用三相凝固模型对三维全尺寸薄板坯连铸过程中的流动模式和等轴晶率进行数值预测,分析了二冷区电磁搅拌换向周期对薄板坯中心等轴晶率的影响。研究结果表明,高温钢液在漏斗型结晶器内迅速凝固,结晶器出口处的铸坯凝固率达37%。当采用恒定方向电磁搅拌时,熔池内部形成上下两个环流,两者被中间聚集的过热钢液分隔,上环流核心区钢液处于过冷状态。当采用换向电磁搅拌后,二冷区会形成四涡甚至五涡的流动模式。随着换向周期的增加,等轴晶率先增加后降低,换向周期为16 s时对等轴晶率提升最明显,相较于恒定方向搅拌提升了17%,并且等轴晶相分布更加均匀。     

Ti-Al合金定向凝固柱状/等轴晶转变的数值模拟

采用基于溶质扩散控制模型CA方法,对Ti-Al合金定向凝固过程中柱状晶/等轴晶转变过程进行了数值模拟。模拟结果表明,温度梯度、抽拉速度对柱状晶/等轴晶转变影响定性地符合Hunt解析解。横向晶核间距影响比纵向大;形核过冷度增加,柱状晶/等轴晶转变推迟;柱状晶间距不仅与温度梯度、抽拉速度有关,而且可通过激活预置晶核使其生长为柱状晶而得以调整,特别是温度梯度在30～50K/mm之间,形核有较强的调节柱状晶间距的作用。     

电磁搅拌下铝合金的力学性能研究

研究了无搅拌铸造和电磁搅拌铸造下的Al-24%Si过共晶合金和Al-6.6%Si亚共晶合金常温下的力学性能,并运用扫描电镜对其拉伸断口进行了分析。结果表明:在搅拌作用下凝固的合金相比同成分非搅拌时凝固的合金,Al-24%Si过共晶合金强度提高了约11%,伸长率提高了约12%;Al-6.6%Si亚共晶合金强度提高了约5%,伸长率提高了约46%。过共晶合金在相同搅拌强度下,其硬度是随着降温速率的增大而增大的。亚共晶合金在搅拌强度相同时,降温速率越小,硬度就越高;合金降温速率相同时,搅拌强度越高,硬度就越高。     

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,实现了电磁搅拌作用下Al-5％Cu合金凝固组织的数值模拟.该模型利用ANSYS软件计算电磁力,利用有限差分法计算宏观流场和温度场.在微观计算中,采用基于高斯分布的连续形核模型,并采用KGT生长模型计算枝晶尖端生长速率.模拟和实验结果表明,施加电磁搅拌后,铝合金的温度场均匀,冷却速率加快,利于组织细化.     

电磁搅拌过共晶铝硅合金的显微组织

对电磁搅拌Al-24％Si合金的显微组织进行了研究,结果表明,初晶硅可以被打碎,同时碎片有聚集长大的现象;在非平衡凝固过程中析出α相且可以被打碎,破碎的α相呈圆球状或蔷薇状分布在剩余的液相中。在试样表面有富硅层出现。     

铝合金再生炉电磁搅拌的模拟分析

铝合金废料在回收熔化过程中容易受到空气的氧化,影响铝合金的品质,而且容易引起密度不均,需要进行搅拌来改善铝合金废料的品质.电磁搅拌是一种比较理想的搅拌方式.通过对搅拌器的磁场和流场的模拟及对电磁搅拌器在具有不同相位角时熔体的受力情况和流动情况的模拟,得出了电磁搅拌器的最佳工艺参数,即当两组线圈的相位角均为90°,频率为15～20Hz时,能够得到最佳的搅拌效果.     

电磁搅拌条件下钢铁材料半固态组织形成机制探讨

用电磁搅拌法制备了60Si2Mn弹簧钢、Cr5Mo2V工具钢两种材料的半固态试样,对两种半固态试样的形成机制进行了探讨,分析表明,电磁搅拌可以影响金属液的温度场和溶质场,破坏枝晶生长条件,金属液中的先析相相互碰撞,使金属液在凝固过程中形成等轴晶,但不同金属材料的半固态组织形成机制存在差异.     

电磁搅拌对Mg-Al-Si合金组织的影响

研究了不同电磁搅拌频率和不同冷却速度对MgAl9Si合金凝固组织的影响，比较了搅拌和不搅拌两种工艺下得到的不同组织。结果表明，电磁搅拌能完全抑制树枝晶的形成，提高搅拌频率能使α-Mg趋于等轴化；延长搅拌时间不能改变晶粒形貌，只能使组织变得更加粗大；此外，电磁搅拌还能促进凝固过程中Mg2si相的形核。     

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.