Al-18%Si合金在梯度强磁场中凝固时初生硅的行为

研究了Al-18%Si合金在10 T梯度强磁场下加热至半固态和全熔态后的凝固过程,观察了初生硅的分布和形态,测定了其冷却曲线.结果表明:在磁场的磁感应强度和磁场梯度的乘积Bz·dBz/dz为正时,初生硅向上部聚集;而在Bz·dBz/dz为负时,初生硅向下部聚集;在强磁场下,加热至全熔态冷却下来的凝固组织中初晶硅的形态发生了明显的改变,由板片状转变为块状,初晶硅显著细化.对强磁场细化初晶硅的机制进行了探讨.     

连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验

设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验，测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度，发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化，实验结果表明，结晶器振动频率越大，振动幅值，结晶器冷却强度以及结晶器与铸坏间的接触压力越小，因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小，据此认为，连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因，基于此“温度波动”现象，分析了包括高频小振幅振动，软接触结晶器电磁连铸，热顶结晶器等诸多技术改善坯表面质量的机理。     

电磁连铸用高频磁场内磁感应强度的分布

用小线圈法测定了等幅高频磁场和调幅高频磁场内的磁感应强度，两种磁场的磁感应强度在空间分布的规律基本相同，即同一高度平面上沿径向方向从线圈中心至边缘其磁感应强度依次增加，在线圈高度方向上，磁感应强度在线圈高度的1/2附近达到最大值。等幅高频磁场的磁感应强度随高频电源输出电流的增加而增加，磁场调幅处理能提高磁场内的磁感应强度，提高调幅波信号的幅值电压，可有效提高磁场内的磁感应强度。     

强磁场对Bi-Mn合金半固态凝固过程中MnBi析出相组织的影响

在Bi-6%Mn合金从高于355℃(升温过程中MnBi化合物磁性转变温度)的固液两相区凝固过程中,研究了MnBi析出相组织在无磁场和强磁场条件下的演化过程.结果表明:在无磁场条件下MnBi析出相形态在340℃(MnBi相顺磁-铁磁转变温度)附近发生突变,由较规则的六方块状变为沿ab面长大的不规则片状;10 T磁场条件下析出相形态突变的温度提高到355℃左右.另外,10 T磁场能够控制析出相晶粒以c轴平行磁场取向、定向聚合和熔合长大,使析出相的最终形态又趋向较规则的六方块状.     

电磁连铸对镁合金凝固和偏析的影响

对电磁连铸AZ31镁合金的宏观组织,以及溶质元素在铸锭截面上的分布规律进行了工业化(生产)规模的实验研究.结果表明:合适与匹配的连铸工艺和电磁场处理可使镁铸坯晶粒组织细化.在拉速8 cm/min和表观直流电流40 A的电磁场条件下,φ162 mm圆坯的AZ31镁合金宏观凝固组织细化为均匀的等轴晶组织.同时,铸坯中溶质元素的偏析明显改善.以Zn,Mn元素为例,其平均偏析度分别比普通连铸下降73%和67%.     

强磁场对锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒形貌的影响

在共沉淀制备非铁磁性锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒的过程中,分别施加零磁场、弱磁场(0.1～0.7 T)和强磁场(10 T),探讨磁场对非铁磁性锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒形貌的影响规律.结果表明,当磁感应强度超过某一临界值时,非铁磁性纳米颗粒由球形颗粒向链状颗粒,然后向棒状或者纤维状颗粒转变.在10 T的强磁场下,纳米颗粒长成长径比很大的纤维状,能谱分析结果表明,纤维状颗粒主要为复合铁氧体,而非单一的沉淀产物.随着反应温度增加、溶液滴加时间延长将使纤维直径降低.     

强磁场对Al-18Si合金凝固组织的影响及其机理研究

研究了过共晶Al-18Si合金在稳恒强磁场中的凝固行为.实验表明,在稳恒强磁场作用下,过共晶Al-18Si合金中的初生Si发生显著偏聚.为解释初生Si的偏聚机理,建立了相应的量子理论模型.模型认为:初生Si在Al-18Si合金中的偏聚是由于部分Si原子在磁场中获得附加能后,沿磁场方向做旋进运动所致.Si原子在10T磁场中获得的附加能为1.854×10-22J.     

反铁磁GdFe2Si2化合物的磁性和低温磁热性能研究(英文)

基于磁性材料相变过程中伴随的磁热效应而发展起来的磁制冷技术因其绿色环保和高效节能等优点而被广泛关注.高性能磁制冷工质材料的探索一直是本领域的研究热点也是难点之一.本文中,我们通过实验研究结合第一性原理计算,对Gd Fe₂Si₂化合物的晶体结构、磁性、磁相变以及低温磁热效应进行了系统研究,结果表明Gd Fe₂Si₂化合物基态为反铁磁且具有大的低温可逆磁热效应.在0–7 T的磁场变化下,其磁制冷参数包括等温磁熵变最大值和制冷能力分别高达30.01 J kg^-1K^-1和328.45 J kg^-1.这些磁制冷参数优于大多数目前已报道的同温区高性能稀土基磁制冷材料,表明反铁磁Gd Fe₂Si₂化合物在低温磁制冷领域同样具有潜在的应用前景.     

熔炼时间对稀土单晶合金坩埚界面反应的影响

为了实现稀土单晶高温合金中稀土含量的稳定控制,明确稀土元素在熔炼过程中参与的坩埚界面反应机理,研究了熔炼时间对含Y高温合金CMSX-4与Al2O3陶瓷坩埚在真空感应熔炼过程中的界面反应和稀土Y收得率的影响。实验结果表明：随着熔炼时间的延长界面反应加剧,熔炼过程中Y首先与Al2O3陶瓷基体发生反应生成Y2O3,生成的Y2O3会继续与Al2O3发生反应生成Y、Al原子比不同的铝酸钇反应层,最终坩埚表面形成的界面反应产物由外层的YAlO3、内层的Y3Al5O12(Y3Al2(AlO4)3) 以及附着的高温合金组成。熔炼10~30min时合金中稀土Y收得量为41.023、4.566和5.368ppm。     

连铸板坯滑动水口三维流场湍流计算模型比较

分别采用标准k-e模型、雷诺应力模型(RSM)和超声波多普勒测速(UDV)方法对滑板控制浇注流量浸入式水口内部和出口流动特征进行对比分析,并探讨湍流模型对滑板浇注系统数值模拟的适用性. 结果表明,由于滑板的节流作用,在滑板下方的水口内出现高度约为80 mm的二次流,在滑板下方100 mm处出现高度为50 mm的分离流,并在水口出口出现旋转出流,其方向由滑板堵塞侧、经水口底部向滑板开启侧旋转. 标准k-e模型计算的水口出流的旋转方向与UDV测量的旋转方向相反,RSM计算结果与实验测量结果比较吻合,具有更好的适用性. 并从分子动力理论角度、各向同性假设和历史效应等方面,分析了标准k-e模型存在的理论缺陷.