低频电磁铸造超高强铝合金铸锭

通过使用数值模拟和实验相结合的方法,研究低频电磁场对铝合金半连续铸造过程中宏观物理场与铸锭的组织和裂纹的影响;比较低频电磁铸造和DC铸造过程的宏观物理场。结果表明：应用电磁场可以完全改变熔体的流动方向,加快流动速度,均匀熔池内熔体温度,降低温度梯度,提升等温线,减少液穴深度和铸造应力及塑性变形;低频电磁铸造还可以明显细化铸锭的微观组织和消除铸造裂纹,其原因是低频电磁场改变了宏观物理场。     

超声及电磁场对铝合金熔体影响的数值模拟及试验研究

针对铝合金熔体的超声及电磁搅拌处理过程,创建了超声场、电磁场、流场和温度场的数学模型,并采用COMSOL Multiphysics软件求解模型,得到了超声场、电磁场和超声/电磁复合场对铝合金熔体内流场和温度场的分布规律,并通过试验对模拟结果进行了验证。结果表明,增加超声功率使得声压幅值和流场的流动速率均随之增加,同时会使熔体的温度梯度逐渐减小;施加电磁场后产生的电磁搅拌改变了熔体的流动方向且使熔体的流动速率显著增大,这对熔体的温度分布产生了较大影响;在超声和电磁复合场下,电磁场比超声场对熔体流场和温度场的影响更大,且占主导地位。数值模拟结果和试验结果符合较好。     

AZ80-1%Y镁合金在低频电磁铸造过程中的传热行为（英文）

利用原位测温手段研究AZ80-1%Y镁合金在低频电磁铸造和直冷铸造中的传热行为。结果表明,在低频电磁铸造过程中,低频电磁场使熔体产生强制对流,从而使凝固速度和温度场更加均匀。强制对流还可有效地改善锭坯的微观组织并降低锭坯边部和中心组织的不均匀性。电磁场的频率、励磁电流和铸造温度均对传热行为有较大的影响。对于实验合金,理想的电磁参数为频率20 Hz和励磁电流60 A。     

电磁铸造中的磁场分布及其对熔体成型的作用

液态金属在电磁场、温度场、流场等三维场综合作用下受电磁力约束成形,电磁场的分布决定液柱形状及其稳定性.电磁场是决定电磁铸造成败的关键因素所在.本文通过深入的理论分析对电磁场的三维空间分布、变化特性及影响因素和由此引起成形力场与静压力场关系的改变,以及这种改变导致的液柱形态的变化规律等进行了系统的分析和归纳,基于目前研究现状展望今后的研究发展方向.     

低频电磁铸造细化铝合金组织的机理

为了了解电磁场对组织细化作用的机理,采用低频电磁铸造方法制备直径200 mm Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸锭,并对铸造过程中的温度场进行测量。结果表明:施加磁场产生的强制对流使得温度场均匀且低于液相线约6℃。结晶器中熔体温度场的变化显著改变了熔体从开始浇注到完全凝固的热历史,从而有效促进了异质形核,显著减少晶核的重熔,使更多晶核能够生存下来,并最终促进形成均匀、细小的微观组织。     

电磁软接触铸造7050高强铝合金扁锭的组织和力学性能

通过数值模拟与试验研究的方法,采用软接触电磁铸造技术制备7050高强铝合金扁铸锭。模拟结果表明,施加软接触电磁场后,铸锭内部的流动场和温度场分布均发生改变。试验结果表明:采用电磁软接触铸造技术后,铸锭表面粗糙度由常规铸造时的101.1μm降低至48.6μm,平均晶粒由常规铸造时的80～85μm细化至55～70μm,晶粒尺寸不均匀度由常规铸造的21.69%降低至11.50%;此外,采用电磁软接触铸造工艺后,铸锭的合金化元素偏析得到抑制,Zn、Mg、Cu三元素的最大偏析率分别由常规铸造时的6.62%、9.54%、7.92%降低至3.87%、3.63%、1.36%,合金化元素分布更加均匀。     

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。     

7050铝合金圆锭软接触电磁铸造过程数值模拟

模拟研究了7050铝合金圆锭常规铸造和软接触电磁铸造过程中的温度场和流动场。首先模拟了Φ300mm铸锭常规铸造过程中铸锭内部的温度变化,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模拟模型的准确性;利用该模型研究了软接触电磁铸造过程中Φ500 mm铸锭的温度变化规律。结果表明,施加软接触电磁场后,金属熔体受到分布于边部并指向中心的电磁力作用,电磁力的方向与铸锭轴线成一定的倾角。常规铸造时,Φ500 mm铸锭的液穴深度为212 mm。施加强度为0.3 T、频率为5~100 Hz的软接触电磁场后,铸锭液穴深度降至113~172 mm。当频率在10~25 Hz范围内变化时,铸锭液穴深度降至最低,为113~122 mm。     

硬铝合金圆坯电磁软接触铸造过程温度场模拟研究

对圆坯电磁软接触铸造过程中的温度场进行了数值模拟分析,研究了电磁场参数感应热、安培匝、频率以及下拉速度、结晶器壁厚、结晶器开缝数对熔体温度场的影响,研究表明施加电磁场后使得熔体内温度趋于均匀;熔体的温度对拉速非常敏感,拉速每增加0.01m/s,结晶器内熔体平均温度降低量减少约30K;施加电磁场之后熔体平均温度随着安培匝的增加而升高;在其他参数固定前提下,结晶器壁厚每降低1mm熔体温度平均升高约1.6K;开缝数每增加一个,平均温度增加约0.2K;在其他参数固定前提下,频率对温度场的影响不明显。     

镁合金电磁铸造工艺参数的优化分析

镁合金是具有优越性能的金属材料,镁合金的加工是目前国内外正在研究的新课题。通过对镁合金电磁铸造过程中温度场的模拟来分析镁合金电磁铸造的工艺参数,确定最佳工艺条件。计算结果表明,镁合金电磁铸造过程中当频率为10Hz时温度场分布比较合理。     

7050铝合金软接触连铸扁锭裂纹抑制原因分析

7050铝合金软接触电磁连铸过程中的电磁场能促使熔体产生受迫流动,改善铸坯质量,抑制微裂纹。电磁场一方面通过均匀温度场降低内应力或应变,使金属高温脆性区主要处于受压状态,减少了热裂纹形成的外部诱因;另一方面,通过细化组织,减小不可补缩区间,减少晶界低熔点化合物数量,降低了合金铸锭的热裂倾向性,从而达到了抑制铸造裂纹的目的     

超声-低频电磁复合物理场作用下对AZ61镁合金半连续铸造凝固组织的研究影响 影响

本文采用不同外场施加方式和半连续铸造制备Φ165mm AZ61镁合金锭坯,研究不同外场施加方式对AZ61镁合金锭坯晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明,施加频率为30Hz、电流为60A的交变电磁场后,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规DC半连续铸造(DC)的248μm和276μm分别降至196μm和259μm,降低幅度分别达21%和6.2%,边部和中心细化程度差别较大明显不同;而施加超声-低频电磁复合场时,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规DC铸造的248μm和276μm分别降至185μm和208μm,降低幅度分别达25.4%和24.6%,中心区域细化程度大幅度提高。另外,与常规DC铸造相比,复合场铸造使合金铸锭的硬度提高且从铸锭边部到中心硬度差别明显减小。可见,超声场-低频电磁复合场半连续铸造弥补了电磁场的“集肤效应”,而电磁场的集肤效应弥补了超声的“聚集作用”,其复合场“取长补短”共同作用显著改善了AZ61镁合金锭坯的内部质量,使凝固组织更加均匀、细小,硬度提高并分布均匀。。另外,与常规DC铸造相比,复合场使合金铸锭的硬度有所提高且分布更为均匀。     

低频电磁场参数对Al-10Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和性能的影响

采用低频电磁半连续铸造技术，制备了一种新的超高强高韧10Zn-2．5Mg-2．5Cu-0．15Zr铝合金锭坯，考察了电磁场参数频率和强度对铸态组织的影响．结果表明，低频电磁铸造组织均匀、细小、等轴，呈蔷薇形和球形，平均晶粒尺寸为20—40μm；适当增加电磁场频率和安匝数有利于细小均匀的等轴晶组织的获得；最佳的电磁场参数为：电磁场频率为25—35Hz，安匝数为12800—16000AT．相对于常规直接水冷铸造，低频电磁铸造提高铸态拉伸强度极限和延伸率．     

电磁场下液相线等温处理对镍基高温合金凝固组织及偏析的影响

借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等方法,系统研究镍基高温合金电磁场下液相线等温处理后的凝固组织与传统铸造组织析出相以及微观偏析的差异、有无电磁场下不同温度(1420℃、1400℃和1390℃)等温处理后凝固组织。结果表明:电磁场下近液相线等温处理后得到的组织为细小等轴晶,晶粒圆整度较好。与传统铸造组织相比,细晶铸造组织中碳化物含量少于传统铸造组织的,且碳化物更为细小,分布更弥散。电磁场下近液相线等温处理得到组织偏析系数更接近于1,微观偏析较小。电磁场可通过均匀温度场和溶质场的方式使凝固组织细化。     

工艺参数对电磁铸造铝板坯温度场的影响

采用数值方法模拟电磁铸造过程的温度场，详细讨论了各种工艺参数，如宽厚比，浇注温度，铸造速度，冷却水量，喷水位置，喷水孔分布，感应热等对铝板坯凝固过程和温度场分布的影响规律，为电磁铸造工艺参数设计提供可靠依据。     

电磁铸造对铝合金铸件力学性能的影响

设计制造了电磁铸造实验装置,应用正交实验方法,研究电磁铸造铝合金铸件力学性能的主要影响因素。结果表明:对ZL104的性能影响程度大小的顺序依次是:磁场强度、电流、循环时间;在电磁场作用下ZL104合金铸件的力学性能有显著提高。研究结果对铝合金电磁铸造技术的应用有重要的意义。     

低频电磁铸造铝合金结晶器材料对磁场的影响

低频电磁场作用下铸造铝合金过程中,优化的结晶器应该在电源频率相同、较低的电流下在铝熔体内部能够获得所需要的磁场强度.结合生产实际情况,设计出工业上实用的低频电磁铸造铝合金结晶器.在结晶器外套材料的不同情况下,对低频电磁铸造铝合金过程的电磁场进行了三维有限元数值模拟.模拟结果表明,当结晶器外套为软磁材料时,铝熔体内部磁场强度得到明显加强.     

半固态浆料复合电磁搅拌连续制备技术研究

如何获得优质的半固态浆料是促进金属半固态加工技术工业应用的关键技术之一,现有多种制浆方法的共同问题在于:难以连续批量制备、工艺控制难度大、浆料质量不高等。通过环形制浆室外复合电磁场及温度场的综合控制实现半固态浆料的连续制备表明,环形制浆室有利于提高电磁搅拌效率及连续制备条件下温度场的有效控制,复合电磁场造成的紊流更利于环形制浆室内温度场、浓度场的均匀一致,环形制浆室内温度梯度的合理控制是连续制备优质半固态金属浆料的关键。试验在连续条件下获得了不同固相百分数的半固态金属浆料。     

电磁技术在铸造中的研究与应用

介绍了利用电磁场与金属相互作用产生的焦耳热效应和洛仑兹力效应，以及用于铸造的几种电磁加工技术，包括感应加热技术、电磁搅拌技术，电磁雾化技术，电磁约束成型技术，薄壁件移动磁场铸造技术，熔体输送技术等，这些技术在21世纪的绿色集约铸造中，将占有重要地位。     

电磁场频率对电磁铸造7075铝合金微观组织的影响

观察了电磁场频率对电磁铸造705铝合金圆锭（直径为200mm)微观组织的影响；在10－100Hz范围内采用不同的电磁场频率通过电磁铸造工艺制得7075铝合金铸锭，分析其微观组织及合金元素分布情况，结果表明，电磁场频率的发言为可显著影响熔体的凝固组织，频率为30Hz时可最有效地抑制宏观偏析，改善铸锭的表面质量，15Hz时能够更有效地细化晶粒。