电磁物理场对Al-5wt%Cu合金凝固过程和凝固组织的影响.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
电磁物理场对Al-5wt%Cu合金凝固过程和凝固组织的影响
姓名:杨效田
申请学位级别:硕士
专业:材料加工
指导教师:许广济
20050501
要摘关键题:脉冲电场本文以稴辖鸷虯%合金为研究对象。分别研究了:电流在一般凝固条件下和定向凝固条件下对合金的凝固行为的影响;旋转磁场作用下—辖鸬哪绦形和交互场4懦方波脉冲电场院辖鹉痰挠跋臁2⑶掖硬煌嵌确直鹛教至怂们的作用机理。以—辖鹞Q芯恐氐恪J笛楸砻鳎涸谖醇有4懦〉目绽涫匝哪套橹大的发达的树枝晶组织。导入旋转磁场后,组织呈现有向等轴晶发展的趋势。磁场强度的不同,所得到的凝固组织也不同。当磁场强度较小,组织相对于原样粗大,的趋势。当磁场强度增加到时,横向组织已显示为排列整齐的柱状晶和等轴晶。纵向的柱状晶已经破碎或接近破碎,而且变得明显细小。旋转磁场的导入会在金属液体内部产生电磁力,进而在液体内部产生电磁搅拌,在搅拌过程中,由于温度起伏、成分起伏和曲率起伏,曲率大的枝晶侧臂根部产生较大的曲率过冷度,有可能导致枝晶的熔断。细化晶粒,改变晶粒形貌。在非定向凝固条件下,脉冲电流的导入改变了合金的凝固组织和结晶温度,并且不同的电参数影响效果不同,基本的趋势是树枝晶消失或近似消失,变为梅花状晶、颗粒状的等轴晶、短柱状晶。但存在一个对组织影响最为明显的电参数。在定向凝固的条件下,脉冲电流对—辖鹉套橹挠跋觳唤龈谋渲淳У牡大小,形貌和一次枝晶间距,还使柱状晶的取向发生改变。脉冲电流的频率对固/液界面形貌的影响呈现多样性,反映了固/液界面形貌与外界干扰的非线性机制,并且,在合适电参数时,组织和枝晶间距都非常细小,排列致密。实验还发现枝晶根部熔断现象非常明但已不再表现出树枝晶。而且显示出的短柱状晶相对原样粗而短。已表现出向等轴晶发展旋转磁场复合场电磁超声波凝固组织显。兰州理工大学学位论文摘要
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::揪四独縭∥醐原创性声明奉人荩坏摹Q坡畚闹繁救俗〉际χ傅疾方械难芯。作及取得的研究成果。过汕螅膊话G锏美贾堇鞩:人学或其他单位的学位或证忙而使州过的材料。与5摹Χ员狙芯克鞯墓毕拙淹髀畚闹凶髁薦月确的说隆火丁学位论文使授权说明仆人纠贾堇鞪。人学有关保留、使川学位论文的规定,即::学校有权保留学位论文,允’化论丈做撵鬒借阅;学校可咀公赤学位论文的全部或部分山容,可以采片从⑺伪4嫜宦畚模谎?筛莨一蚋仕嗍∮,论文中不包含其他人已经发表或撰写找鱑⋯二导师签
第一章绪论材料是制造业的基础。在各种材料中,金属材料在材料中尤其占主导作用。在一个时代中出现的新材料,将支持和促进当代文明的发展和技术的进步,在传统的材料工程学中,主要研究的是材料的功能性和经济性的平衡,即高的性能价格比,而在当今社会,信息,新材料和新能源被认为是现代社会发展的三大基本要素。特别是近年来,生态环境材料的提出,将环境意识引入材料科学中,提出新的理论,新理论要求材料的功能性,环境性和经济性的平衡,即高的性能价格比和高的性能环境比。材料的高性能,低成本与良好的环对金属材料的凝固与成形过程进行控制是获得优质零,部件的关键。对凝固过程进行控制,一方面要获得晶粒细化或具体有特殊形状的晶粒,组织均匀致密,性能优良的材料:另一方面是综合利用各种手段开发新的成形工艺,改进金属或合金的熔点,凝固,成型过传统的向熔体中加入晶粒细化剂或变质剂的化学细化凝固组织的工艺逐渐暴露出了提高材料质量、节能、改善环境的重要途径。在不远的将来钢的连续铸造将变成电磁铸造,电磁润滑也将实现。材料加工将朝着缺陷在线控制的自动化和智能化方向发展。随着人们对电磁场功能认识的加深和超电导强磁场的出现,电磁场应用的范围将不断扩大,甚至微重力场环境在地球上再现也是可能的。目前电磁场在材料加工中的应用主要是对感应加热和电磁力的运用,利用电磁场加热的技术主要有冷坩埚感应熔炼技术,利用电磁力的主要有电磁铸造技术、电磁分离技术以及电磁驱动或电磁制动技术,而电磁悬浮技术和电磁约束成形技术则是综合运用了感应热和电磁力的技术。“Ⅷ嘲“¨”因电磁场具有独特的性能而在材料科学研究和加工中的应用非常广泛,而且随着研究的深入,电磁场在材料科学研究和加工中改进和完善以及电磁场与其它技术的结合将进一步促进电磁场在材料科学研究和加工中应用,因此电磁场在材料科学研究和加工中的应用成为当前材料科学的研究热点。如在连续铸造技术施加双频复合磁场,不仅能够有效地控制由于结晶器内电磁搅拌导致的弯月面运动,而且能够实现弯月面与结晶器分离,形成具有一定高度的悬浮液柱,使得弯月面的稳定