钟云波[1]2000年在《电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究》文中进行了进一步梳理电磁场在冶金中的应用是近年来冶金工作者致力研究的重要领域之一。利用电磁场的力能和热能效应，可以对熔融金属进行非接触性加热、搅拌、传输和形状控制，而采用其他手段则较难实现。因此，电磁与冶金过程的结合往往意味着新技术的产生。电磁搅拌、电磁铸造等已在工业中发挥着越来越重要的作用。作为冶金领域中又一潜在的新技术-液态金属中颗粒电磁迁移，近年来受到日、法、美等发达国家冶金工作者的广泛关注。 本文在简单回顾该领域的发展历史、对比相关研究的基础上，对交变电磁力场(行波磁场产生)及恒定电磁力场作用下液态金属中颗粒的电磁迁移行为进行了基础和应用研究。采用电解液-氧化铝空心球、铝液-富硅颗粒及铝液-氧化铝夹杂物三种体系，围绕金属液中颗粒迁移规律、液态金属电磁净化及金属液凝固过程中颗粒分布行为三个主题依次展开。 本文的第一部分围绕液态金属中颗粒迁移规律进行研究。针对前人对电磁力场(尤其是交变场)作用下刚性颗粒迁移速率研究不够充分的问题，本文采用行波磁场和电解液模拟体系进行了探讨。通过颗粒速率测量值与理论计算值的对比，发现当雷诺数大于5.8，Hartman数接近或大于1时，随着颗粒直径的增加，颗粒的迁移速率与理论值偏差增大，实验值与理论值比值趋近某一常数0.50，这一现象表明此种条件下颗粒受力低于前人的理论分析值0.75，但当颗粒直径小于1mm时，由于雷诺数2000年上海人学博士学位论文及Hartl二an数降低，该比值接近于!。根据实验结果对理论公式的应用条件进行了补充。 采用过共晶铝硅合金液，使凝固过程中析出的富硅颗粒在行波磁场作用下发生迁移的实验表明，金属液流道形状、大小对颗粒迁移效果产生重要的影响:当采用圆形流道时，颗粒难以稳定迁移，而采用矩形或三角形流道则能取得较好的效果。基于紊流造成颗粒难以偏聚的原因，对上述现象进行了模拟实验及分析，结果发现圆形管道之圆弧壁面对不均电磁力导致的金属液紊流抑制作用较弱，而矩形及三角形管由于具有平直壁面，比圆形管的比表面积要大14%一24%，因而能有效抑制紊流的扩展。 紊流的产生主要是由于金属液受到不均匀电磁力的作用，但是，至今，对紊流的形成、电磁力均匀性等方面都没有提出合适的评价方法，因而对颗粒电磁迁移规律的应用产生阻碍作用。本文通过对影响电磁力均匀性的因素进行考察，发现当金属液流道截面尺寸远小于磁通渗透深度时，电流分布及次生磁场的影响较小，而磁感应强度的不均匀分布是造成电磁力不均匀的主要原因。为了考察磁感应强度的影响，本文提出了采用磁感应强度不均匀度来衡量磁场均匀性的方法。当磁场分布不均度小于5%且采用矩形或三角形管道时，金属液中紊流较弱甚至基本消失，颗粒能进行稳定的定向迁移;当磁感应强度分布不均度大于9%时，紊流强烈，颗粒定向迁移行为被打乱，导致颗粒电磁迁移行为失去意义。这一规律在金属嫁液的模拟实验中得到了证实，因此，利用磁感应强度分布不均度来衡量磁场分布以及由此而导致的紊流的强弱是可行的。进一步对行波磁场中磁感应强度分布的测定发现，齿面上方磁场不均度最 电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究大不超过5%，适合用于电磁迁移，而齿槽面上方只有在水平中分面附近区域磁场不均度才符合颗粒电磁迁移的要求。另外，在上述的磁感应强度分布均匀度下，采用比前人所用管径大5-10倍的管道进行颗粒电磁迁移，效果良好，从而证明在较大管截面积下也能实现颗粒的稳定迁移。 颗粒电磁迁移现象最重要的应用之一是去除金属液中氧化物夹杂物，因此采用氧化铝夹杂含量较高的铝液进行了电磁迁移实验.结果表明，行波磁场能使铝液中粒径大于20似m的三氧化二铝夹杂物发生明显的迁移，发生迁移后的铝液中夹杂物含量大大降低，残余夹杂物粒径不但与电磁力大小有关，而且与流道形状有关，如采用三角形流道中残余夹杂物的最大粒径要低于矩形流道。 基于上述的电磁迁移实验结果，本文第二部分对行波磁场净化金属液进行了理论和实验研究。根据本文提出的行波磁场净化金属液装置，采用活塞流和轨线模型，对夹杂物去除效率进行了理论分析。结果表明:夹杂物去除效率受电磁力、夹杂物迁移距离、夹杂物粒径、金属液流动距离、管道形状等因素的制约，其中减小夹杂物迁移距离对提高除杂效率最为有效，因而对矩形管而言，采用长宽比较大的板状管更合适;理论分析还解释了管形之所以对除杂效率产生影响，是因为不同管中流速分布以及颗粒迁移距离发生改变的缘故;当电磁力场密度达到重力场密度15倍以上时，重力场对夹杂物去除的贡献可忽略不计。上述结果为净化器的结构设计及优化提供了理论依据。 在理论分析的基础上，本文进一步对行波磁场净化金属液过程进行了实验研究。结果表明，随金属液流速的减小，夹杂物去除效率增加，在合适的电磁力密度及金属液流速下，金属2000年上海人学博士学位论文液中氧含量能去除80%左右，氧含量的降低即表明夹杂物含量的降低。金
陈德斌[2]2002年在《电磁净化技术理论及工艺研究》文中认为电磁场在冶金中的应用是近来冶金工作者致力研究的重要领域之一。利用电磁场的力能和热能效应，可以对熔融金属进行非接触性加热、搅拌、传输和形状控制，而采用其它手段则很难实现。因此，电磁与冶金过程的结合往往意味着新技术的产生。电磁搅拌、电磁铸造等已在工业中发挥着越来越重要的作用。作为冶金领域中又一潜在的新技术——电磁净化技术，近年来受到日、法、美等发达国家冶金工作者的广泛关注。 本文完成的主要工作： 1．本文通过查阅大量的文献，综述了电磁净化的发展现状，比较了目前已有的电磁技术的优缺点，并指出交变磁场在工业应用中具有更大的优势； 2．为了配合滇沪合作项目《电磁场净化铝熔体技术的开发及产业化》的中试试验，本文对行波磁场中多网格感生电流的分布、净化过程铝熔体的流动性进行了模拟和在线实验，获得了以下结论： ● 在浇注温度为750℃左右，铝液在陶瓷网格中的流通性能非常好，能够保证较大的处理流量； ● 在流速为2cm／s时，压头与流程的线性回归方程： 并进一步计算出工业应用环境下的最小浇注压头 ● 感生电流与层数的关系：在磁渗透深度范围内，感生电流分布与网格层数的关系不大，即感生电流在纵向的分布较均匀； ● 感生电流在横向呈“W”型分布。利用回归倒推法，我们得出工业应用环境(回路间距趋近于零)下回路中最小感生电流值： ● 夹杂物去除效率：对于直径为≥10μm的夹杂物，去除效率可达100％。
余荣华[3]2007年在《合金熔体在多通道分离器中电磁分离的实验研究》文中指出本文针对高频电磁场对处于垂直、倾斜和水平状态下的(Al-Si)合金熔体中的硅相从合金熔体中的电磁分离过程进行了实验研究。主要的研究内容是：在高频磁场中，各种工艺过程参数如合金成分，分离器管径，磁场强度，磁场作用时间，合金熔体在磁场中的倾角状态，单管和管束分离器，静态及合金熔体处于流动状态等对电磁分离效果的影响进行了实验研究。此外，还对在低频和高频电磁场作用下，在(Al-Si)、(Al-Si-Fe)合金熔体中具有磁性的析出相的电磁分离的趋势进行了实验研究。取得了如下的主要研究成果：1．在保证分离器半径(α)与集肤层深度(δ)的比值α／δ=2～3的条件下，电源功率和磁场作用时间的优化配合，不仅使电磁压力及感应加热效应得到较好的配合，而且可有效地消除二次扰流所带来的不利影响，有助于高频电磁分离效率的提高。2．在保证α／δ=2～3的前提下，采用管束分离器，在过程参数优化组合的高频电磁场作用下，无论合金熔体处于垂直、倾斜或水平状态下，无论合金熔体处于静置或流动均可获得好的电磁分离效果，解决了电磁分离效果与合金熔体处理量之间存在的矛盾，这为高频电磁分离的实际应用提供了依据。3．合金熔体中，磁性析出相粒子在高频电磁场作用下呈现向熔体试样边缘迁移的趋势，而在低频电磁场中则有向熔体内部迁移的趋势。因此，采用高频电磁场进行电磁分离不仅可使无磁性的氧化夹杂粒子而且可使具有磁性的夹杂粒子向熔体试样边缘迁移，进而使合金熔体得到净化。4．应用高频电磁分离技术的基本原理，为制备梯度功能材料提供一个新的途径。本文对在交变电磁场作用下进行凝固时析出相所受到的电磁力进行了分析与讨论。
袁庆波[4]2006年在《行波磁场用于铝熔体净化的研究》文中研究表明铝在熔炼过程中极易与其他元素形成多种产物，这些产物常以夹杂物的形式进入到铝熔体当中。因此如何去除这些夹杂物对于提高铝及其合金产品的质量和性能十分重要。铝熔体净化处理技术已成为冶金工作者关注的重要课题。与传统净化工艺相比，行波磁场净化铝熔体技术利用非金属夹杂物与金属导体导电性的巨大差异，使他们在电磁力场受到的电磁力不同而使非金属夹杂物去除，在处理量和净化深度方面具有显著的优势，本文对该工艺进行了较为细致的探讨。通过模拟实验，对行波磁场净化铝熔体技术中影响感生电流分布和大小的因素进行了研究。结果表明，沿着磁感应强度的方向，增加金属熔体流网络的层数对感生电流分布影响不大，而在垂直磁场方向上，金属熔体网络的跨度必须尽量大于行波磁场发生器的极距，才能保证熔体中感生电流分布更趋均匀。采用外推的方法推断出工业条件下铝熔体中的极限感生电流值。采用轨线模型计算表明：当磁感应强度为0.1T，金属流单一通道的截面积为4mm~2时；720℃铝液中的极限感生电流为3.092A，铝液流速为2cm／s，电磁力作用距离达到0.42m时，铝液中10微米以上夹杂物可以全部去除。在模拟实验确立的工艺参数基础上，结合小型试验装置的制作经验，研发出了可供工业应用的行波磁场净化器，对主体试验设备调试后，进行了行波磁场净化技术与陶瓷泡沫过滤技术的工业对比试验，结果表明：采用行波磁场净化方法净化铝熔体，使铝熔体中40μm以上夹杂物全部去除，10μm～30μm夹杂物去除率50％以上，铝熔体处理能力达到4t／h，在铝熔体的净化深度和净化效率方面，行波磁场净化技术都要优于泡沫陶瓷过滤技术。
郭庆涛[5]2007年在《金属熔体高频电磁净化的研究》文中研究指明电磁净化作为一种新兴的净化技术，由于其具有的洁净、高效，以及对夹杂物的去除与密度差关系不大等特点，近年来已成为研究的热点之一。外加高频磁场的电磁净化方法更因为具有施加方便等特点而成为电磁净化领域的主要研究对象。本文从电磁场的基本原理出发，建立了高频磁场电磁净化计算模型，通过离散求和的方法对电磁净化时间、效率等进行计算，依靠此模型可以分析非金属夹杂物尺寸、细管直径、金属熔体表面磁感应强度等试验参数对电磁净化时间、效率的影响，并对最佳分离频率进行了计算。结果表明：金属熔体表面磁感应强度为0.06T时，对尺寸在10μm的非金属夹杂物在细管中进行电磁分离，20s后距离表面4mm处的非金属夹杂物在电磁积压力的作用下可以到达熔体表面，按照面积比计算，净化效率可以达到96％。而30μm的夹杂物在分离5.7s以后分离效率可以达到99％，100μm的夹杂物在0.56s左右分离效率即可达到99％以上。当f=1／(4πσμx~2)时在熔体内某位置处的电磁体积力取得最大值；在一定范围内，频率的增加将缩短电磁分离时间，而当频率值大于1／(4πσμx~2)时，电磁分离所需的时间将增加通过有限元计算及试验研究分析了磁感应强度的大小和施加时间长短对金属熔体流动的影响，结果表明磁感应强度越大，施加电磁场的时间越长，则细管内的金属熔体流动越剧烈；多管电磁分离的模拟结果表明，多管间的缝隙对内部的金属熔体内的磁感应强度有明显的影响，对多管电磁分离试验的结果表明利用多管进行电磁分离是可行的。通过试验研究了高频磁场电磁净化过程中非金属夹杂物尺寸、分离时间以及磁感应强度等对分离效果的影响。试验研究结果表明，对铝熔体中弥散分布的直径在5～15μm的氧化铝颗粒，依靠本试验条件很难对其实现分离，但对于铝熔体中的直径为30～200μm的氧化铝颗粒的试验研究结果表明，当金属熔体直径在10mm，施加表面磁感应强度为0.04T的磁场1s时，在熔体的边部就有明显的氧化铝颗粒偏聚层，分离时间大于3s时，在铝熔体内部已经很少有直径在30μm以上的氧化铝颗粒。当金属熔体表面磁感应强度在0.06T时，仅施加电磁场1s即可对氧化铝颗粒实现有效的电磁分离。通过试验获取了利用高频磁场分离Al-18wt％Si合金中初晶硅的最佳温度范围。试验结果表明，在600～620℃时施加0.04T的高频磁场5s，可以得到较好的分离效果。为了研究高频磁场电磁净化技术的实用性，本文采用泡沫陶瓷过滤器作为过滤器件，设计了泡沫陶瓷外加高频磁场的复合连续净化试验装置。利用该装置对Al-10wt％Mg合金的连续净化结果表明，外加高频磁场磁感应强度为0T时，经过两次过滤后将合金中的氧含量从0.0009％降低为0.0004％，净化效率为55.6％；当施加0.04T的高频磁场进行净化时，合金中的氧含量从0.0014％降低为0.0003％，净化效率达到78.6％，净化效率提高了23.6％。对含有30～200μm的氧化铝颗粒的铝熔体的净化结果表明，在泡沫陶瓷过滤器外施加0.04T的高频磁场时，对铝熔体中氧化铝颗粒的平均净化效率为96.9％；当施加0.06T的高频磁场时，平均净化效率为97.3％，后者比泡沫陶瓷单独净化的效率高了1.15％。本文同时针对流动状态对泡沫陶瓷过滤效率的影响进行了试验研究，结果表明紊流会明显降低泡沫陶瓷过滤器的净化效率。
江志文, 任忠鸣, 钟云波, 邓康[6]2000年在《金属液中稳恒电磁力场作用下颗粒迁移特性的初步研究》文中研究表明本文对稳恒电磁力场作用下的非金属夹杂颗粒在金属液中的迁移特性进行了初步实验研究 ,发现了渣金体系比重差较小的情况下 ,电磁力及颗粒尺寸对颗粒迁移速度的影响规律。实验结果表明 ,迁移速度与电磁力成正比 ,与颗粒尺寸的平方成正比 ,利用这种电磁分离技术可有效去除金属液中的夹杂物。
宋高阳[7]2016年在《超重力分离金属熔体中非金属夹杂物的基础研究》文中指出随着汽车制造、航空航天以及建筑等行业对金属材料质量要求日益严格,进一步降低金属材料中夹杂物含量水平,提高金属的洁净度是金属冶炼发展的重要方向。传统的金属熔体净化方法虽能有效地去除大尺寸夹杂,然而存在着对微小夹杂去除效率低、对钢液和环境易造成污染等缺点,因此探索一种更为高效的金属熔体净化新技术显得尤为重要。本文将超重力分离技术引入到金属熔体净化中,首先利用FLUENT软件对超重力场中金属熔体内部流场以及夹杂物颗粒的运动行为进行模拟研究,理论上验证了超重力强化分离夹杂物的可行性;其次利用超重力对铝熔体中MgAl_2O_4氧化夹杂进行恒温分离以及过滤净化的实验研究;最后研究了超重力场下高温Fe-Al-O熔体中Al_2O_3夹杂的分离行为,进而为超重力在金属熔体净化领域的应用提供科学依据和理论指导。FLUENT对超重力场中铝熔体内部流场的模拟研究结果表明,超重力场中铝熔体内部只有旋转方向的速度场,沿超重力方向上铝熔体内部并不存在明显的对流现象。铝熔体内部沿超重力方向上存在一个压力梯度,沿着超重力方向熔体内部的压力值逐渐增大,而且相同位置的压力值随着重力系数的增加而增大,当重力系数G=500时,铝熔体内部最大压力值达到了 5.3×105 Pa。在超重力场下熔体内部旋转切向速度均沿超重力方向呈梯度增加的方式分布,而且旋转熔体内部相同位置的速度随着重力系数的增加而逐渐增大。对超重力场中铝熔体内部夹杂颗粒受力分析以及模拟研究结果表明,与普通重力条件相比,超重力可以有效强化熔体中夹杂物的定向分离过程。当只考虑质量力FG、粘滞阻力FD时,夹杂颗粒运动行为遵守Stokes运动定律,即超重力场中夹杂颗粒能够在很短时间内达到平衡沉降速度,而且夹杂颗粒运动速度与重力系数、两相密度差以及夹杂颗粒直径的平方成正比。利用DPM离散相模型研究夹杂颗粒运动行为时,沿普通重力方向上,尺寸较小的夹杂颗粒所受到的主要作用力为质量力FG、粘滞阻力FD、布朗力FB以及虚拟质量力Fv;沿超重力方向上,由于较大的超重力削弱了布朗力FB以及虚拟质量力Fv对夹杂运动的影响,夹杂颗粒所受到的主要作用力为质量力FG和粘滞阻力FD,此时夹杂颗粒的运动近似符合Stokes运动定律。利用超重力对铝培体中MgAl_2O_4夹杂进行恒温分离实验研究,结果表明超重力可以有效分离铝合金熔体中的非金属夹杂,经过超重力处理后,试样的底部出现了灰色的夹杂物富集带,而且试样的净化率随着重力系数与净化时间的增加而增大,当重力系数G=500,t=2 min时,试样的净化率达到了90%。当G≤20,t≤5 min时,夹杂物的Stokes理论运动速度与实验运动速度基本吻合;当G≥100时,两者的速度相差较大,这是由于随着重力系数的增大,试样下部区域夹杂物富集带的浓度较大,较大的粘性阻力严重影响了夹杂物的迁移。超重力过滤复合净化铝合金熔体的实验研究表明,利用超重力过滤复合净化法可以彻底地将夹杂物从铝熔体内分离出来,经过超重力过滤后,固相夹杂物被过滤毡截留在上部,而铝熔体经过过滤净化后流到下部容器内。重力系数以及过滤温度是影响铝熔体净化效果的主要因素,而过滤时间以及过滤器厚度对铝熔体净化效果的影响不大。当重力场G<50时,铝熔体无法穿过过滤毡;当重力场G≥50时,铝熔体开始穿过过滤毡流到下部坩埚内,从而获得过滤净化铝。当重力场G=500时,MgAl_2O_4氧化夹杂去除率为99.22%,'粗大Al_3Ti相去除率为92.09%,此时净化铝的收得率达到92.24%。虽然在超重力过滤实验中同时观察到滤饼过滤机制和深层过滤机制,但本研究中滤饼过滤机制为主要的过滤机制。超重力对高温Fe-Al-O熔体中Al_2O_3夹杂分离的实验研究表明,超重力可以强化Fe-Al-O熔体中氧化夹杂的定向分离过程。经过超重力分离后,试样底部与中部区域的Al_2O_3夹杂数量显著减少,试样内部绝大多数的氧化夹杂富集到了试样的上部区域,且从试样底部到上部的方向上,氧化夹杂的平均尺寸逐渐增加。经过超重力净化后,试样底部和中部区域的氧含量均显著降低,试样中部区域的氧含量由初始的5.7×10-3%降至2.2×10-3%,最大去除率达到了 61.4%,表明将超重力分离技术引入到钢液净化中是可行的。
李桂荣[8]2007年在《原位制备颗粒增强铝基复合材料的组织控制和性能研究》文中研究说明原位制备颗粒增强铝基复合材料是复合材料研究领域的热点,前期研究集中在开发不同的原位合成工艺和体系。如何通过过程优化来控制颗粒在基体中的形貌和分布特征对促进复合材料发展非常关键,所以通过优化原位合成体系、制备和成型工艺来控制复合材料的组织和性能具有重要的理论意义和现实意义。论文的研究基于两个学术思想:一是对原位合成的复合材料实现组织控制,包括颗粒种类、形貌、尺寸和分布以及基体晶粒度和硅相等,为复合材料的实践应用提供有章可循的理论依据;二是挖掘电磁技术在复合材料制备领域的应用,在优化复合材料组织的同时,体现电磁技术在复合材料制备中的优越性和前景。首先用Al-Zr(CO_3)_2组元通过熔体直接反应法原位合成了Al-Zr-O系颗粒增强铝基复合材料,颗粒强化相是Al_2O_3和Al_3Zr;用Al-Zr(CO_3)_2-KBF_4组元和Al-Zr(CO_3)_2-H_3BO_3组元合成了Al-Zr-O-B系复合材料,颗粒强化相是Al_2O_3、Al_3Zr和ZrB_2,颗粒粒度2～3μm。为了促使颗粒细化和在基体中弥散分布,通过外加电磁场来控制复合材料组织。用电磁搅拌法原位合成(Al_2O_3+Al_3Zr)_p/Al复合材料,当磁感应强度0.025T时,颗粒在基体中弥散均匀分布,且尺寸细化,粒度1～2μm。原因是切向电磁力造成熔体涡流,反应物颗粒更易进入铝液,增加了反应物之间的接触几率,电磁力加大了体系的混合对流运动,提高了传热传质和物质扩散速度,并促进增强颗粒在铝基体中的弥散均匀分布。并且当B值为0.04T时,电磁搅拌力增大,在离心作用下制备出颗粒分布呈现梯度特征的(Al_2O_3+Al_3Zr)_p/Al复合材料。高频磁场叠加低频正弦调制信号后可产生高频正弦调制磁场,当高频电流30A,外加正弦波信号频率10Hz,电压幅值7V时,磁感应强度为0.029T,系统研究了线圈内磁场分布规律。调制磁场产生的扰动、搅拌、振荡等效应,改善了固液相体系铝热反应的动力学条件,合成复合材料中颗粒体积分数成倍增加,颗粒细化至1～2μm,且在基体中均匀弥散分布。磁化学分析认为熔体接收了磁场能量,改善了原位反应体系的熵增和能量状态,促进了原位反应的进行。制备好的复合材料熔体如果采用金属模成型,存在气孔和缩松等浇注缺陷,而采用“挤压铸造”成型可提高组织致密度并细化基体晶粒,颗粒形貌没有明显变化,适于生产复合材料铸件。为了大规模生产铸锭,进行熔体的“半连铸”和“半连铸电磁搅拌”成型,浇注温度710～720℃,拉坯速度9cm/min,冷却水量为0.8t/h,颗粒特征没有大的变化,但分布均匀化程度提高。并当电磁搅拌磁感应强度0.025T时,基体晶粒度细化,出现大面积等轴晶,硅相形貌随搅拌强度增加由片状初晶硅向针状、细棒状共晶硅转变。又采用“高频电磁连铸”改善“半连铸电磁搅拌”铸锭表面质量,选用特制闭路水冷割缝结晶器,实现了铸锭与结晶器之间的软接触。当线圈内电流80A时,铸锭表面光洁,无明显褶皱;高频方波调幅磁场的铸锭表面存在周期性振痕,调幅波频率越高,振痕的间隔就越小。基于合成成型工艺的研究结论,提出复合材料的“联合电磁制备”概念,即熔炼过程中施加低频磁场,连铸过程中施加低频高频磁场的复合材料铸锭制备方法,充分利用电磁场在复合材料制备中的优越性。凝固组织观察发现,复合材料中颗粒弥散均匀分布,粒度在1～2μm,适于工业规模制备高性能高表面质量的复合材料铸锭。对于基体合金、15vol%(Al_2O_3+Al_3Zr)_p/A356复合材料熔体金属模成型、挤压铸造、半连铸电磁搅拌以及联合电磁连铸时制备的复合材料抗拉强度分别为184.6、263.2、345.7、355.8、340.6MPa,相应的延伸率分别为7.1%、4.7%、15.1%、14.2%、10.1%。断裂机制多是脆性和塑性混合断裂。材料耐磨性研究结果显示,并非反应物加入量越多,复合材料的耐磨性越好,因为颗粒在其中起到支撑减磨和脱落后加剧磨损的双重效应。对于(Al_2O_3+Al_3Zr)_p/A356复合材料的最佳颗粒理论体积分数值是10%。本次研究外延了原位制备复合材料的体系内容,并拓展了电磁技术在材料制备中的应用领域,将电磁搅拌和高频调制磁场成功运用到颗粒增强铝基复合材料的原位合成和成型工艺中来,并优化了磁场参数,电磁力改善了原位合成过程的热力学和动力学条件,促使颗粒细化和在基体中的弥散均匀分布。提出了复合材料熔体挤压铸造、半连铸电磁搅拌和联合电磁制备的复合材料成型过程机制,控制了复合材料铸件和铸锭的内部组织和表面质量,并在电磁力作用下制备出颗粒增强梯度复合材料。
郭庆涛[9]2005年在《铝合金高频磁场电磁净化试验研究》文中研究表明电磁净化作为一种新兴的净化技术,由于其具有的洁净、高效,以及夹杂物的去除与密度差关系不大等特点,近年来已成为研究的热点之一。外加高频交变磁场的电磁净化方法更因为具有施加方便等特点而成为电磁净化领域的主要研究对象。 本文从电磁场的基本原理出发,根据金属熔体内部电磁体积力的数学表达式,建立了电磁净化时间计算模型,依靠此模型可以计算用电磁力去除理想金属熔体中的不同尺寸的非金属夹杂物所需的时间,以及圆管中的净化效率等。 为了验证电磁力对铝合金中不同尺寸的非金属夹杂物的电磁净化效果,配制了含硅量为18%、12.6%和10%的三种铝硅合金,其中,18%的铝硅合金又分为加磷、不加磷两种情况。在不同的凝固条件下,分别生成了尺寸为100μm、30μm和10μm的硅块,进而进行电磁净化模拟试验研究。试验结果证明,初生硅块可以较好地模拟铝熔体中的非金属夹杂物,在磁感应强度达到0.03T时,直径为100μm左右的非金属夹杂物可以在10s内被去除,单个尺寸在10μm的非金属夹杂物也可以依靠电磁挤压力去除。 针对去除小尺寸非金属夹杂物是净化过程中的难点问题,本文采用定点加入5μm氧化铝颗粒的方法,分别进行了如下验证性试验: 1.0.7mm铁芯外用铝箔包裹氧化铝颗粒,定点加入铝熔体中,检验在电磁力作用下细小陶瓷管内金属熔体的流动; 2.2mm铁芯外用铝箔包裹氧化铝颗粒,定点加入铝熔体中,模拟空心圆管电磁净化试验; 3.铝熔体中弥散分布有氧化铝颗粒后,取出铁芯,检验在细管中电磁净化去除铝熔体中细小非金属夹杂物的可行性。 试验结果表明,在磁感应强度达到0.03T以上时,铝熔体中的流动严重影响小尺寸非金属夹杂物的去除,即使利用空心圆管进行电磁净化试验,当磁感应强度为0.06T,净化时间达到120s,直径在5μm的氧化铝颗粒也不能完全去除。
杨定国[10]2013年在《交替复合磁场金属熔体净化技术研究》文中研究说明本论文以A390铝合金为实验材料，利用其凝固时析出的初生硅颗粒来模拟金属材料中的非金属夹杂物，研究了颗粒在交替复合磁场下的运动规律。交替复合磁场由行波磁场与交替旋转磁场组成，对于单一交替行波磁场和交替旋转磁场的除杂行为分别做了研究和讨论。通过实验研究提出了对电磁净化最有利的磁场模式，并对其净化技术做了机制上的探讨。研究发现：1.交替行波磁场在熔体中引起非稳态流场，不会促进初生硅颗粒发生明显的定向迁移行为，但可以明显增大初生硅颗粒的碰撞概率。相同电磁参数条件下，交替行波磁场下初生硅颗粒的定向迁移效果不如传统行波磁场，但初生硅颗粒的碰撞聚合效果优于传统行波磁场。2.交替旋转磁场在熔体中产生时变流场，可以有效促进初生硅颗粒发生碰撞聚合，进而促进初生硅颗粒在熔体中的上浮迁移行为。相同电磁参数条件下，交替旋转磁场下初生硅颗粒的迁移和聚合效果优于传统旋转磁场。3.交替复合磁场可以明显提高单一行波磁场和交替旋转磁场中初生硅颗粒的迁移效果，并且交替复合磁场下初生硅的定向迁移效果优于行波磁场与旋转磁场组成的传统复合磁场。交替复合磁场的净化效率随着组成它的任一单一磁场的净化效率的提高而提高。4.当交替复合磁场通过先施加交替旋转磁场后施加行波磁场的方式实现时，初生硅的迁移效果不及同时施加两种磁场时的情况。结果表明：1.交替行波磁场和交替旋转磁场都会促使夹杂物发生明显的碰撞聚合行为，但只有交替旋转磁场可以明显促进夹杂物发生定向迁移行为。2.在本实验的条件下，当电磁参数相同时，同时施加行波磁场和交替旋转磁场形成的交替复合磁场提供了一种对夹杂物去除最有利的磁场模式。3.当行波磁场的电流提高，交替旋转磁场的电流和频率增大，交替旋转磁场的交替时间控制在10s时，交替复合磁场的净化效果有着显著的提高。
参考文献：
[1]. 电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究[D]. 钟云波. 上海大学. 2000
[2]. 电磁净化技术理论及工艺研究[D]. 陈德斌. 昆明理工大学. 2002
[3]. 合金熔体在多通道分离器中电磁分离的实验研究[D]. 余荣华. 兰州理工大学. 2007
[4]. 行波磁场用于铝熔体净化的研究[D]. 袁庆波. 昆明理工大学. 2006
[5]. 金属熔体高频电磁净化的研究[D]. 郭庆涛. 大连理工大学. 2007
[6]. 金属液中稳恒电磁力场作用下颗粒迁移特性的初步研究[J]. 江志文, 任忠鸣, 钟云波, 邓康. 上海有色金属. 2000
[7]. 超重力分离金属熔体中非金属夹杂物的基础研究[D]. 宋高阳. 北京科技大学. 2016
[8]. 原位制备颗粒增强铝基复合材料的组织控制和性能研究[D]. 李桂荣. 江苏大学. 2007
[9]. 铝合金高频磁场电磁净化试验研究[D]. 郭庆涛. 大连理工大学. 2005
[10]. 交替复合磁场金属熔体净化技术研究[D]. 杨定国. 清华大学. 2013
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