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1、电磁搅拌在凝固中得作用机理及工程应用报告电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究【摘要】：本文是国家重大基础研究计划(973)中提高铝材质量基础研究,外场作用下的铝合金凝固的一部分,主要研究电磁场作用下铝合金凝固的基础问题。包括电磁场作用下铝合金液相线、固相线的变化规律;电磁场对铝合金中溶质元素的固溶度、合金元素的宏观偏析的影响;以及电磁场作用下,铝合金的微观结构和凝固组织的改变,并探讨了铝合金在电磁场中凝固行为的作用机制。旨在通过各方面的探索,为材料电磁过程(EPM)理论提供新的基础知识,为材料电磁过程
2、技术的开发提供理论基础。本研究的主要工作及取得的研究结果如下:首次采用电阻法测试了纯Al及Al-3.01Cu、Al-5.69Cu、Al-11.4Cu、Al-13.3Cu、Al-17.4Cu二元合金在交流或直流磁场作用下合金的液相线温度和固相线温度以及结晶温度间隔变化规律。不同磁场强度的交流磁场作用下,铝铜二元合金的液相线和固相线温度均有所提高,结晶温度间隔变小,液相线和固相线斜率变小,平衡溶质分配系数k_0增加,随着磁场强度的增大,上述变化越明显,纯铝的熔点随交流磁场强度的增加而升高;在直流磁场作用
3、下,二元铝铜合金的液相线、固相线温度均有所下降,结晶间隔温度变大,液相线和固相线斜率变大,平衡溶质分配系数k_0增加,磁场强度越大,变化幅度越大,纯铝的熔点随直流磁场强度的增加而降低。另外,用同样的方法测定了直流磁场以及不同频率、不同强度的交流磁场对7075铝合金液、固相线的影响,在直流磁场作用下凝固的7075铝合金,其液相线温度和固相线温度的变化规律与二元合金的相同;在不同频率或强度的交流磁场作用下,频率越低,磁场强度越大,7075铝合金的液相线温度和固相线温度升高的幅度越大,结晶温度间隔越小。提
4、出将磁场作为外部环境对熔体作功,交流磁场对熔体做正功,直流磁场对熔体做负功,在交流或直流磁场作用下,改变了固液界面前沿液相中的原子团簇向固相跳动时所需克服的势垒,从而使临界形核功减小或加大,因而最终导致合金熔点的升高或降低。从凝固的动力学及热力学角度分析了电磁场对铝合金结晶过程的影响。首次系统地研究了电磁场对铝合金凝固后溶质固溶度的影响。通过实验发现在铝合金凝固过程中施加电磁场可以显著提高溶质元素的固溶度。Al-5.3Zn、间歇式变向复合电磁搅拌作用下60Si2CrVAT钢的凝固组织摘要 研究了间歇
5、式变向复合电磁搅拌作用下60Si2CrVAT弹簧钢连铸坯的凝固组织。结果表明，间歇式变向复合电磁搅拌工艺可以显著减少60Si2CrVAT弹簧钢铸坯断面中心疏松和缩孔，提高铸坯凝固组织的致密度。铸坯中二次枝晶臂间距为30～250μm，中心等轴区由铸坯断面面积的19.6%增加到25%，铸坯内部质量得到了极大的改善。电磁搅拌对弹簧钢60Si2Mn凝固组织的影响赵爱民 毛卫民 崔成林 李彦军 钟雪友摘 要 利用金相观察了电磁搅拌对弹簧钢60Si2Mn凝固组织的影响情况，并讨论了形成机制．结果表明：在凝固过程
6、中进行电磁搅拌，引起熔体的强烈流动，使液相区的温度场和溶质含量趋于均匀；凝固时奥氏体的一次臂生长速度减慢，消除弹簧钢60Si2Mn一次结晶组织中发达的柱状树枝晶层；而且随着搅拌功率的加大，弹簧钢一次结晶奥氏体的粒化或非枝晶化（nondendrite)程度提高；电磁搅拌使弹簧钢凝固的晶核增多，一次结晶组织得到细化．关键词 电磁搅拌；半固态金属；凝固组织；弹簧钢分类号 TG 250EffectsofElectromagneticStirringonSolidificationStructureofSpr
7、ingSteelCastingsZHAOAiminmAOWeimin CUIChenglin LIYanjun ZHONG Xueyou（MaterialsScienceEngineeringSchool, UST Beijing,Beijing100083）ABSTRACTS Theinfluenceofelectromagneticstirringonthesolidificationstructuresofthespringsteelcastingsoringotshasbeeninvesti
8、gated.Theexperimentshaveshownthatthelargecolumnardendricaustenitieformedinaconventionalunstirredcastingscanbesubstitutedbyfineequiaxedgrainsordedendricgrainswhenstirredwithelectromagneticfieldforashorttime.Thehigherstirringpower,themore
