镁合金电磁铸轧过程数值模拟与基础研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要镁合金电磁铸轧过程数值模拟与基础研究摘要镁合金是最轻的金属结构材料，比强度和比刚度高，具有防振动、屏蔽电磁波、良好机加工性等优异性能，近年来得到极大重视，在国防、军工、航空航天以及3C、汽车等民用工业部门得到越来越广泛的应用。首次对镁合金电磁铸轧过程中静磁场的分布进行了数值模拟，分析了影响磁场分布的有关因素，获得了镁合金电磁铸轧相关设备的主要参数；通过模拟电磁铸轧过程中镁合金结晶成形行为。研究了静磁场对Az31、AZ61镁合金中晶内溶质含量和凝固微观组织的影响，探讨了静磁

2、场作用下晶内台金元素含量增加的原因，初步考察了静磁场对镁合金凝固过程的影响机制。这些结果为镁合金电磁铸轧技术的进一步研究提供了理论和技术基础。本文取得的主要研究结果如下：1．数值模拟结果表明：铸轧区的磁感应强度大小及其分布的均匀度在感应线圈直径不变的情形下，随着线圈高度(功率)的增大磁感应强度增大，并且磁场分布变得均匀。2．AZ31、AZ61镁合金在静磁场作用下凝固的实验结果表明：AI、Zn两种合金元素的晶内含量增加，晶界上的合金元素含量减少。3．镁合金凝固过程中溶质原子在静磁场作用下扩散能力减

3、弱，导致溶质原予向晶界的扩散受到抑制，溶质原子从固相通过固／液界面向液相的排出量减少，增大了晶内溶质含量。4．在静磁场的作用下，晶粒的大小没有显著变化。关键词。镁台金，电磁铸轧，静磁场，数值模拟，晶内溶质含量，凝固查苎垄堂婴主兰竺箜查一一一一垒塑!'竺LFundamentalstudyandnumericalsimulationonelectromagneticcast—rollingprocessofmagnesiumalloysAbstractMagnesiumalloysalethelig

4、htestconstructionalmetalmaterials．Duetotheirexcellentpropertiessuchashi曲specificstrengthandstiffness，electromagneticshielding，goodmaehinability，magnesiumalloysaredeemedasoneofthemostpotentialmaterials．andhavereceivedmoreandmo!qoattention．Magnesiumall

5、oysarcrapidlyappliedtonationaldefence，militaryindustry，aeroplane，automobile，3CandSOon．Inthispater，thedistributionsofmagnetostatiefieldwerefn'stlynumericallysimulatedin也eelectromagneticcast-rollingprocessofmagnesiumalloys．Throughanalyzingtheinfluencin

6、gfactorsinnumericalsimulation,themainparametersofelectromagneticcast-rollingWeI'eobtained．TheeffectofmagnetostaticfieldonthecontentofsoluteinthegrainandthemicrostructuresofAZ31andAZ61magnesiumalloyswel'estudiedaccordingtothecrystalconditionofmagnesiu

7、malloysinelectromagneticeast-rollingprocess．Meanwhile，thereasonthatresultsinincrementofsolutecontentingrains脯discussed，andthemechanismofsolidificationofmagnesiumalloysundermagnetostaticfieldw船investigated．Thesesresultsprovidetheoreticalandtechnologic

8、albasesforthefurtherstudyontheelectromagneticcast-rollingprocess．Themainresults眦thefollowings：1．Theresultofnumericalsimulationontheelectromagneticcast-rollingprocessshowedthat：ataconstantdiameterofcoil，thevalueandhomogeneityofthemagneticinductioninte