王志华[1]2004年在《电磁场对ZA27合金及Al-Si合金凝固组织影响的实验研究》文中提出本文应用自行研制的旋转磁场发生装置、脉冲电流发生装置及与之相配套的凝固装置，以ZA27合金、亚共晶Al-7wt％Si合金和近共晶Al-12.39wt％Si合金为研究对象，围绕旋转电磁场、脉冲电流及(旋转电磁场+脉冲电流)交互场对这些合金的凝固过程和凝固组织的影响进行了实验研究。 以ZA27合金为重点，对合金液在旋转电磁场作用下进行凝固时，由于熔体的流动而引起的圆柱试样外层柱状晶的迎流生长机制及熔体的受力状态进行了分析，进而对连续顺、逆时针方向交替变换的旋转电磁场使ZA27合金由树枝晶组织向颗粒状晶组织转变的机制进行了分析和讨论。 根据脉冲电流在金属熔体中所生成的冲击波对液体金属结构的影响，电流偏聚效应及Peltier效应对固／液界面结构的影响，以及在电磁力作用下在凝固区域合金液的流动等分析讨论了叁角波形脉冲电流对亚共晶Al-7wt％Si合金及近共晶Al-12.39wt％Si合金凝固组织细化的作用机理。对脉冲电流作用下近共晶Al-12.39wt％Si合金的α—Al晶面取向问题作了初步的分析和讨论。 本文对(脉冲电流+旋转电磁场)所构成的交互场对亚共晶Al-7wt％Si合金凝固组织的影响进行了试探性的实验研究，取得了明显的效果，在此基础上对电磁超声波的产生作了初步的讨论。 从本文所取得的初步研究结果来看，电场和磁场对金属凝固过程及凝固组织具有一定的良性作用。电场和磁场通过在金属熔体中所产生的各种效应使凝固组织及晶面取向发生变化，且在电场和磁场的交互场中细化这种作用更加显着。从现有的研究成果来看，电场、磁场及其交互场的应用完全有可能满足发展新工艺、新材料的要求。随着研究的深入，利用电场、磁场及其交互场完全有可能实现从实验室到实际应用的跨越，成为一种新型的凝固技术。
王劲[2]2003年在《直流电流及脉冲电流对ZA27合金凝固组织影响的实验研究》文中提出控制凝固过程目前已成为提高传统材料性能和开发新材料的重要途径。与其它物理场(如振动场、高压场，超声场)相比，电场和磁场对金属凝固过程的作用机理有其特殊性，电磁场通过影响金属熔体中电子和离子的运动状态使相变发生变化。材料的宏观性能及微观状态与材料中的电子和离子的运动状态密切相关，在金属和合金液凝固热能量场的基础上同时施加冷能量场，材料在复合交互场的交互作用下会呈现一系列新的特点。 本文自行研究出一台方波脉冲电流发生装置及与之配套的凝固实验装置，以ZA27合金为研究对象，研究了脉冲电流及直流电流作用对凝固组织的影响。实验研究结果表明： 直流电流和脉冲电流对金属的凝固过程及其凝固组织具有良好的孕育和变质作用。在一定的范围内，随着直流电流密度的增加，ZA27合金的凝固组织得到了细化，并且合金中各相的成分趋于均匀。这主要是由于电流引起了熔体中的电迁移效应及电流在熔体中偏聚引起焦耳热效应所导致的枝晶熔断所致。 分析了脉冲参数对金属凝固组织影响的要点。认为脉冲波形、脉冲电流幅值、脉冲频率、脉冲宽度不仅关系到环境对凝固系统所做功值的大小，而且关系到熔体的惯性响应频率。 脉冲电流使金属凝固组织细化和非枝晶化的机制主要是改变了形核的热力学势垒和扩散激活能，激发熔体处于振荡状态而使晶粒细化。同时，由于脉冲电流与其产生的脉冲磁场的相互作用而诱发的磁流体动力学效应及所激发的振荡状态，在熔体中产生相当大的扰动，起弥散合金元素，均匀温度场，加大熔体整体过冷度并弥散形质核心，抑制枝晶生长，促使非枝晶化，使晶粒细化。 不同方波脉冲频率、不同脉冲宽度的脉冲电流对ZA27合金的凝固组织的影响的实验研究结果表明，在脉冲电流幅值为30A，脉冲频率为300Hz，脉冲宽度为100us时，脉冲电流对ZA27合金的凝固组织明显细化和非枝晶化。 实验的结果表明，随着研究的深入，利用电场、磁场以及电场与其它物理场所构成的交互场来实现对凝固过程和组织的有效控制，完全有可能发展成为一种新型的凝固控制技术。
杨效田[3]2005年在《电磁物理场对Al-5wt%Cu合金凝固过程和凝固组织的影响》文中认为本文以Al-Si合金和Al-5wt%Cu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Al-5wt%Cu合金的凝固行为和交互场(旋转磁场+方波脉冲电场)对合金凝固的影响。并且从不同角度分别探讨了他们的作用机理。 以Al-5wt%Cu合金为研究重点。实验表明:在未加旋转磁场的空冷试样的凝固组织为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,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的趋势。当磁场强度增加到100V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Al-5wt%Cu合金凝固组织的影响不仅改变柱状晶的的大小,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显。
张黎[4]2018年在《物理场对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响》文中研究说明ZA27合金作为新型高铝、高强、耐磨锌合金,与传统砂型铸造耐磨锌合金相比,力学性能有所的提高,应用更加广泛。但在普通重力铸造条件下,ZA27合金结晶温度范围宽(110℃),铸态组织易出现粗大的初生树枝晶,且容易出现缩孔缩松和枝晶偏析,使其性能下降,影响其应用范围。物理场处理凝固细晶技术由于其细晶效果显着、操作简便、环保可持续等特点受到人们广泛的关注。为了进一步改善ZA27合金的凝固组织和力学性能,本文研究了脉冲磁场处理、超声熔体处理、机械振动处理、超声-脉冲磁场复合处理、超声-机械振动复合处理以及脉冲磁场-机械振动复合处理对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响。研究结果表明:1)经单一物理场或复合物理场处理作用后,ZA27合金的凝固组织和力学性能均得到较大的改善;合金的初生相由粗大的树枝晶转变为细小的等轴枝晶或条状晶,富铜ε相由连续网状结构转变为断网条状分布,且复合物理场处理对合金凝固组织和力学性能的改善作用均要优于单一物理场处理。2)脉冲磁场作用下,在0~300V范围内,随着脉冲电压的提高,合金的初生相逐渐细化,抗压强度逐渐提高,其最高抗压强度,较未处理时提高39.6%;在1~10Hz范围内,随脉冲频率的增加,合金的初生相细化,合金的抗压强度逐渐提高;当浇注温度在490~580℃范围内或模具温度在20~400℃范围内,随着浇注温度或模具温度的升高,合金初生相均先细化后粗化,转折点分别为520℃和200℃,合金的抗压强度总体上逐渐提高。3)当超声功率在0~900W范围内或超声作用时间在0~90s范围内,随着超声功率或作用时间的提高,ZA27合金的初生相均先细化后粗化,力学性能先增大后减小,转折点为700W和30s,其抗拉强度和伸长率较未处理时分别提高了1.43%和114%;在520~610℃范围内,随着施振温度的提高,合金的初生相逐渐粗化,但合金的抗拉强度和伸长率逐渐提高。4)机械振动作用下,在0~300V范围内,随着振幅电压逐渐提高,合金的初生相逐渐得到细化,抗压强度逐渐提高,其最大抗压强度较未处理时提高了26.4%;在1~75Hz范围内,随着振动频率逐渐提高,合金的初生相先细化后粗化,转折点为50Hz,而合金的抗压强度逐渐提高;在490~580℃范围内,随浇注温度的提高,合金的初生相先细化后粗化,转折点为520℃,但合金的抗压强度逐渐提高;在20~400℃范围内,随着模具预热温度的提高,合金初生相逐渐粗化,但合金的抗压强度逐渐提高。5)超声-脉冲磁场复合处理条件下,当施振温度在490~580℃范围内或模具预热温度在20~400℃范围内,随着施振温度或模具温度的增加时,合金的初生相均先细化后粗化,转折点分别为520℃和200℃。脉冲磁场-机械振动复合处理条件下,在0~300V范围内,随着脉冲电压增加时,合金的初生相逐渐细化;在1~10Hz范围内,随着脉冲频率增加时,合金的初生相先细化后粗化,转折点为5Hz;当浇注温度在490~580℃范围内或模具预热温度在20~400℃范围内,随着浇注温度或模具预热温度的增加,合金初生相先细化后粗化,转折点分别为520℃和200℃。超声-机械振动复合处理条件下,当浇注温度在490~580℃范围内或模具预热温度在20~400℃范围内,随着浇注温度或模具预热温度的增加,合金的初生相先细化后粗化,转折点分别为520℃和200℃。复合物理场处理条件下,合金的力学性能变化规律与凝固组织基本一致。6)不同处理工艺条件下,合金的凝固组织、力学性能及腐蚀性能均有不同程度的改善;复合物理场处理较单一物理场处理后,合金性能进一步提高,其中脉冲磁场-机械振动复合处理后,合金性能改善效果最好;此时合金的抗拉强度、伸长率较未处理时,分别提高了27.8%和74.5%;摩擦系数和腐蚀速率分别较未处理时降低了17.5%和35.7%。
王纯宏[5]2006年在《单极方波脉冲电流对Al-Cu合金凝固组织的影响》文中指出本文针对单极方波脉冲电流对亚共晶和过共晶[Al-Cu]合金非定向凝固和定向凝固过程和凝固组织的影响进行了实验研究。 围绕振动熵对凝固过程形核动力学的影响进行了讨论,提出了关于体现振动熵影响的凝固形核率的表达式。 研究的结果如下: 脉冲电流对合金的凝固过程和组织的影响存在一脉冲电参数[频率、电流幅值及脉宽]的最佳组织,在此最佳参数组合的作用下均能使非定向凝固和定向凝固[Al-Cu]合金的初生相及凝固组织细化。 在脉冲电流作用下由于电场及感生磁场的不均匀性而产生的磁场梯度漂移和磁力线曲率漂移,使得Al~+及Cu~+离子沿磁场方向迁移,在脉冲电场作用下,促使Al_2Cu小晶面初生相沿磁场方向优势生长。 [Al-Cu]合金是一种具有较好导电性能的合金材料。围绕Seebeck效应和Peltier效应对凝固过程及组织的影响进行了分析和讨论,这两种热电效应均对凝固过程中固/液界面的稳定性产生影响。
廖希亮[6]2007年在《脉冲电流对金属凝固组织的影响》文中研究说明脉冲电流对金属凝固过程具有重要影响。研究电流对凝固组织的作用规律，探讨其作用机理是材料制备领域的重要研究课题。本文采用自主研制的中频脉冲电源，以纯铝、纯铜和铝硅、铝铜二元合金为研究对象，运用实验研究方法，探讨了脉冲电流对金属凝固过程及组织的影响，揭示了脉冲电流细化金属凝固组织的机理。实验研究了中频脉冲电流峰值、脉冲频率及脉宽对纯铝、纯铜凝固组织的影响规律。结果表明：随着电流峰值密度、脉冲频率的增加及脉冲宽度的减小，纯铝的凝固组织由未处理试样的粗大柱状穿晶组织转变为细小的等轴晶组织；但中频脉冲电流对纯铜凝固组织的细化作用不明显，而高压脉冲电流对纯铜凝固组织有较明显的细化作用。这说明脉冲电流对纯铜凝固组织的细化需要更大的脉冲能量，反映了脉冲电流对金属凝固组织的细化作用与金属的性质有密切关系。研究了脉冲电流对铝硅、铝铜合金宏观和微观凝固组织的影响。发现随着脉冲电流峰值密度和脉冲频率的增加，亚共晶铝硅、铝铜合金宏观凝固组织由未处理时的粗大等轴晶转变为细小等轴晶组织，其微观凝固组织中初生α-Al相由粗大的柱状树枝晶转变为细小等轴晶。铝硅合金中初生α-Al相的量增加，其组织中的共晶硅相随脉冲电流参数的增大由未处理时较大的长条状转变为细小的短条状，且分布变得均匀；铝铜合金微观组织中二次枝晶变短且逐渐消失。研究还发现，随着溶质含量的增加，脉冲电流对铝铜合金凝固组织的细化作用减弱。这也说明脉冲电流对金属的细化作用与金属的性质有密切关系。本文从研究脉冲电流对晶体形核和晶体长大的影响出发，探讨了脉冲电流对金属凝固组织细化的机理。首先，根据纯铝的不同凝固阶段设计了8种脉冲电流处理工艺，发现脉冲电流作用于形核之前的高温液相阶段对凝固组织没有细化作用，作用于晶体生长阶段对凝固组织的细化作用也不明显，而作用于凝固的形核阶段对纯铝凝固组织细化效果最佳。由此发现脉冲电流对金属凝固组织的细化作用是极大地提高了金属的形核率。为了进一步探讨其机理，本文又设计了在铸型中放置金属网和铸型预热实验。结果表明：脉冲电流作用下铸型型壁上晶核的不断形成和脱落是脉冲电流细化金属凝固组织的直接原因，延迟型壁处形成凝固壳层的时间会极大地提高脉冲电流细化金属凝固组织的效果。在上述发现的基础上，本文利用电动力学和电磁学理论研究了脉冲电流对金属熔体凝固形核过程的作用，建立了脉冲电流导致晶核增殖的数学模型。揭示了凝固组织的细化不仅与脉冲电流参数有关，而且还与金属的物化性能及铸型材料有关，从理论上解释了相同脉冲电流参数下脉冲电流为何对不同金属的凝固组织有不同的细化效果。通过对脉冲电流作用下晶核的运动分析，解释了试样凝固组织的晶区形状形成原因。利用定向凝固技术研究了脉冲电流对晶体生长的影响。结果表明：脉冲电流使界面前沿液相中的溶质浓度降低，溶质扩散层厚度减小，脉冲电流显着增大固液界面前沿液相中的温度梯度。当下拉速度为3μm／s时，可使界面生长形态由未施加脉冲电流时的胞状晶生长形态转变为平面晶生长；当下拉速度为14μm／s时，可使未施加脉冲电流时的胞状枝晶生长形态转变为胞状晶生长形态；当下拉速度为96μm／s时，脉冲电流能够抑制柱状树枝晶的二次枝晶臂生长，使二次枝晶臂变短甚至消失。脉冲电流提高了固液界面生长形态的稳定性，增大了由平面晶向胞状晶、胞状晶向胞状树枝晶转变的临界生长速度。研究发现，随着脉冲电流的增大，界面生长的糊状区深度和一次臂间距逐渐减小。
朱晶[7]2013年在《电场调控下合金凝固微观行为同步辐射研究》文中进行了进一步梳理合金的宏观力学性能与其微观组织紧密相关,而微观组织演变主要受控于凝固过程。电场通过作用于合金熔体的力与热来改变合金凝固过程的热力学与动力学,是一种先进而有效的凝固过程调控手段。探究电场调控下合金凝固微观行为,深入系统地研究凝固过程的动力学机制,从而为科学合理地制定凝固参数提供理论依据。传统的实验研究方法是借助金相显微镜、扫描电镜等对淬火后的凝固组织进行观察和分析,但仅可以得到某一特定时刻某一截面的微观组织特征,这样势必会错失一些重要的凝固过程动态信息。高能同步辐射硬X射线原位成像技术的出现为研究合金凝固过程动态行为提出了新的思路和技术途径。利用具有高亮度、高能量、高分辨率的同步辐射X射线光源以及具有高速读写的CCD成像系统,能够对合金凝固过程中微观组织演变的动态过程进行实时成像。其成像结果可为合金凝固过程微观行为及内在机制的研究提供直观的实验数据。本文应用同步辐射实时成像技术,原位研究了电场调控下Sn-Pb、 Sn-Bi合金的枝晶生长行为以及A1-Bi难混溶合金的液液相变／分离过程,深入理解了电场调控下枝晶生长与两相分离的动力学机制。研究了直流电场对Sn-Pb合金的枝晶生长形貌和生长速率的影响。实时成像结果表明,由电场产生的洛伦兹力驱动的熔体流动能够冲刷枝晶的底部和侧枝,减少其周围的溶质富集,使得枝晶臂在各个方向均衡发展,大大减弱了枝晶的“自我中毒”现象(即枝晶臂生长不均衡),最终呈现出近似于规则的等轴晶形貌。同时发现电流的作用会改变枝晶生长前沿的溶质分布,使得邻近的枝晶彼此之间通过溶质扩散层相互干扰,从而降低了生长速率,并提前终止了枝晶的自由生长。研究了直流电场对Sn-Bi合金凝固过程的影响。实验结果发现,由于固液相之间电导率的差异,电流聚集于枝晶尖端,枝晶尖端以分散聚集电流(降低焦耳热)的自我调节方式来维持继续生长,尖端形状呈圆润或平直形貌。在施加直流电场的熔体中并且存在温度梯度情况下,熔体中会产生具有一定扰动性的电磁体积力,加之自然对流和溶质偏析导致的密度差,驱使上浮枝晶发生明显的大角度旋转。在凝固过程中的不同阶段施加脉冲电流对Sn-Bi合金的凝固组织有很大的影响。成像结果表明,在Sn-Bi合金的整个凝固过程持续施加脉冲电流时,经历了长时间的孕育形核期后,枝晶在很短的时间内迅速形核与生长,一次枝晶细化现象非常明显。仅在形核过后的枝晶生长阶段施加脉冲电流时,已经长大的枝晶先被脉冲电流加热重熔,而后重新凝固生长的枝晶仍然在原来的枝晶臂位置处生长,呈现一定的金属遗传性特征,并且未观察到一次枝晶细化现象,实时成像印证了脉冲电流施加时机的重要性。对Al-Bi难混溶合金凝固过程中第二相液滴的微观行为进行了原位观察。证实了两个半径尺寸相近的液滴之间是以碰撞的形式发生聚合进而粗化成一个接近于椭圆形的液滴；半径尺寸相差悬殊的液滴之间是通过尺寸较大的液滴慢慢吞并周围无数的小液滴而发生Oswald熟化,形成一个近似于圆形的液滴。原位观察了脉冲电流对Al-Bi难混溶合金第二相液滴微观行为的影响。结果表明,施加脉冲电流后,在液液相难混溶区中分离出的富Bi液滴不再是圆球形貌,而是凝聚成许多云状的大团簇。第二相液滴因为受到Marangoni力和电磁挤压力的共同影响而沿着两力的合力方向运动,最终在基体中形成了一个明显的倒叁角形状。基于同步辐射X射线叁维CT成像技术研究了Al-Bi难混溶合金第二相颗粒的叁维形貌及分布特征,同时考察了叁种不同晶粒细化剂Al-3B、Al-5Ti-B和Al-3Ti对第二相颗粒的影响。叁维重构结果可清晰地显示Al-Bi难混溶合金的内部结构信息,结果表明A1-3B和Al-5Ti-B细化剂对Al-Bi难混溶合金凝固组织细化的效果不明显,球形的第二相颗粒尺寸较大且在基体中分布不均匀。经Al-3Ti细化的第二相颗粒尺寸较小,颗粒叁维形貌呈球形,而且均匀弥散地分布在基体中,在所选的几种细化剂中对Al-Bi难混溶合金凝固组织的细化效果最优。
徐宏玉[8]2008年在《方波脉冲电流对Al-Cu合金凝固组织的影响》文中认为本文以亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金为研究材料,利用自制的方波脉冲电流发生装置和配套的凝固装置,对合金普通凝固和定向凝固过程及凝固组织的影响进行了试验研究。在普通凝固过程中施加方波脉冲电流,随着脉冲电流幅值的增加,亚共晶Al-5%Cu合金和过共晶Al-50%Cu合金均得到细化。从方波脉冲电流对凝固系统的磁致收缩效应,原子振动熵的影响以及经典形核而修正的形核率表达式分析,这是由于电流的增加使得形核率增加的缘故。在脉冲电流作用下由于电场和感生磁场的不均匀性而产生电场漂移和磁场漂移,使过共晶Al-50%Cu合金中的Al~(3+)、Cu~+离子沿电极方向优势生长,初生相CuAl_2明显被拉长。随着脉冲电流频率的增加,亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金晶粒组织也得到了明显的细化。这是由于方波脉冲电流具有丰富的谐波,高次谐波所引起的振荡的振幅衰减较慢,输入凝固系统的有效功值较高,所以有较好的孕育和变质作用。在定向凝固过程中,施加脉冲电流,定向凝固组织随着幅值增加,亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金,一次枝晶间距减小。随着脉冲电流频率的增加,亚共晶柱状晶逐渐失去了定向凝固方向,这主要是由于脉冲电流所引起的汤姆森效应和皮特效应的影响,和磁致收缩效应发挥了更大的剪切力的作用所致。过共晶的柱状晶随着频率的逐渐增加出现V字形生长,这主要是磁致收缩效应和冷却速度两方面的结果迭加导致生长方向的改变。
李杰[9]2009年在《脉冲电流凝固细晶技术的机理及应用》文中认为细化金属凝固组织是改善材料综合性能的有效手段,一直是材料界关注的热点课题。本文在前人研究的基础上,研究了脉冲电流细化金属凝固组织的条件和机制,探讨了脉冲电流凝固细晶技术的应用前景。实验研究发现,相同凝固条件以及脉冲电流参数下,以平行电极方式引入脉冲电流的细化效果优于其它电极引入模式,电极的插入深度和过热度对脉冲电流细化纯铝凝固组织的效果没有影响,纯铝凝固组织中等轴晶平均晶粒尺寸在0.3mm左右,等轴晶面积比率在70%左右。采用平行电极引入脉冲电流时,在熔点以上施加脉冲电流没有细化作用;在形核阶段施加脉冲电流细化效果最为显着,且与全程处理时的细化效果相当;在晶体生长阶段施加脉冲电流可促进柱状晶向等轴晶转变。在上述实验的基础上,采用平行电极引入脉冲电流时晶核主要来源于熔体的自由液面。利用游离晶粒隔离实验证实了这一推断,并在此基础上,提出了脉冲电流液面扰动凝固细晶方法。本文结合电磁场理论求解出脉冲电流及其引起的电磁场在导电熔体内的分布。结果显示,脉冲电流的作用区域主要集中在自由液面,且引起的各场强从表面向熔体内部呈指数衰减。本文建立了脉冲电流能量损耗与各参数之间的理论关系式,表明能量损耗不但与脉冲电流峰值、振荡频率和处理时间有关,还与脉冲电流的作用频率、电极有效宽度以及电极之间的距离有关。与实验相结合,发现在处理时间不变的条件下,提高脉冲电流在熔体内的功率损耗,有利于提高细化效率。分析认为,脉冲电流在熔体表面引起的功率损耗,延缓了自由表面的凝固时间,使自由液面不断产生晶核,晶核在自然对流和电磁力的共同作用下,沿着固液界面前沿向下漂移,若固液界面前沿存在热过冷,则漂移的晶核会逐渐长大,并在底部堆积,最终形成细化的凝固组织。本文研究了在实验室条件下脉冲电流对GCr15工业用轴承钢凝固组织的影响规律,发现脉冲电流能有效改善轴承钢的枝晶组织结构,且等轴晶随着放电频率的提高不断增多。在有热顶冒口的工艺条件下,应用较低功率损耗的脉冲电流即可达到较好的细化效果。本文在实验室研究的基础上,设计开发了工业试验用大功率脉冲电源以及相关辅助机构,并成功地在宝钢股份公司特殊钢分公司完成脉冲电流细化3.7吨模铸GCr15轴承钢的工业试验。分析初轧锭及成品轧材的内部质量后发现,经脉冲电流处理后铸锭的各质量指标,诸如疏松、组织致密度、碳化物带状、以及宏观碳偏析指数,均有显着的改善。上述试验为脉冲电流凝固细晶技术的大规模工业应用奠定了坚实的基础。
陈海军[10]2008年在《电脉冲作用下改善连铸坯质量的研究》文中认为金属凝固组织是决定其性能的关键因素。电脉冲处理液态金属是一种新的控制金属凝固过程和组织的技术,它通过对金属液施加一特殊电场,以达到控制金属凝固组织的目的。本文论述了提高连铸坯质量对连铸技术发展的作用和意义,综述了连铸坯缺陷对连铸坯质量的影响以及目前冶金领域改善和细化连铸坯凝固组织的方法和途径。论文以HRB335钢种为实验室研究对象,实验中选取了脉冲电流、脉冲频率和处理时间叁个因素,结果表明了电脉冲处理对金属凝固组织是有效果的,并得到了在实验室条件下的较佳参数范围为脉冲电流85A左右,频率在3Hz左右,处理时间60s左右。在实验室试验的基础上以Q235、STB32钢种为研究对象,在攀钢板坯连铸机结晶器上进行了初步探索性工业试验,在钢液过热度、拉速等连铸工艺相同的条件下,研究脉冲电流和脉冲频率对连铸坯质量的影响。为了考察电脉冲对连铸坯凝固组织的影响,寻找最佳改善连铸坯质量的电脉冲参数,主要从电脉冲对铸坯等轴晶率、铸坯晶粒尺寸以及元素偏析叁个方面的影响来进行讨论分析。经过检测分析发现经电脉冲处理后的铸坯等轴晶率有所增加,晶粒得到了细化,元素偏析得到了减轻,并得到了在工业试验中的最佳参数范围为脉冲电流200A左右,频率5Hz左右,达到了预期的研究目的。研究结果表明:将电脉冲处理技术应用于现有连铸生产中,可提高铸坯内部质量,但是随着处理参数的不同,电脉冲处理改善铸坯凝固组织的效果也不相同。
参考文献：
[1]. 电磁场对ZA27合金及Al-Si合金凝固组织影响的实验研究[D]. 王志华. 兰州理工大学. 2004
[2]. 直流电流及脉冲电流对ZA27合金凝固组织影响的实验研究[D]. 王劲. 兰州理工大学. 2003
[3]. 电磁物理场对Al-5wt%Cu合金凝固过程和凝固组织的影响[D]. 杨效田. 兰州理工大学. 2005
[4]. 物理场对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响[D]. 张黎. 南昌航空大学. 2018
[5]. 单极方波脉冲电流对Al-Cu合金凝固组织的影响[D]. 王纯宏. 兰州理工大学. 2006
[6]. 脉冲电流对金属凝固组织的影响[D]. 廖希亮. 上海大学. 2007
[7]. 电场调控下合金凝固微观行为同步辐射研究[D]. 朱晶. 大连理工大学. 2013
[8]. 方波脉冲电流对Al-Cu合金凝固组织的影响[D]. 徐宏玉. 兰州理工大学. 2008
[9]. 脉冲电流凝固细晶技术的机理及应用[D]. 李杰. 上海大学. 2009
[10]. 电脉冲作用下改善连铸坯质量的研究[D]. 陈海军. 昆明理工大学. 2008
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