磁场对金属凝固的影响剖析.ppt

磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 凝固过程的控制是获得高性能优质铸件的关键,如何对凝固过程实现有效的控制一直是科技工作者十分关注的研究课题。 凝固过程 基本目标 宏观目标 微观目标 得到没有缩孔等宏观 缺陷的产品 控制铸件不同部位的冷却速度和合理的铸 造工艺设计 采取特殊的铸造方法和工艺技术 获得晶粒细小 组织致密的产品 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 凝固控制 基本途径 控制冷速：获得细晶组织最简单的方法 强化对流：机械搅拌电磁搅拌各种振动 孕育变质处理：加入添加剂来控制形核和长大 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 磁场在材料学的应用 热处理方面：运用强磁场对材料进行热处理的贝氏法 界面研究方面：磁场科用于改变相界，晶界和孪晶界 生物材料方面：磁场可以改变化合物的生长 磁场的分类 按磁感应强度：强磁场和弱磁场 按是否随时间变化：稳态磁场和非稳态磁场 按形式：直流磁场、交流磁场、脉动磁场和变幅磁场 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 金属凝固 磁场 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 20世纪50年代前，有人尝试利用磁场对液态金属进行搅拌以改善冶金组织，形成了形成了磁流体力学这门学科。并将电磁搅拌技术应用于连续铸钢过程。 1965年，W.C.Johnson研究发现，对正在凝固的金属施加一个交变磁场后，可以减小等轴晶区内的晶粒尺寸，同时还可以减小柱状晶区的相对体积。此后进一步的试验发现单一的直流磁场作用于凝固体系时，反而扩大了柱状晶区的体积。据此便得出结论,只有同时应用电场和磁场(直流或交流) ，组织结构才能明显细化。 1983年，T.A.El-Bassyouni实验发现单一的交变磁场同样能够明显细化晶粒。只有当磁感应强度为0.027~0.033T时，才能取得最佳的细化效果，并且与合金材料无关。 20世纪50年代 1965年 1983年 1989年 1989年，葛丰德等以Al-Cu合金为例，研究了脉动磁场的作用，证实了单一的脉动磁场也能明显细化晶粒的观点。而且试验在0. 2T的磁感应强度下同样获得了显著的细化效果。 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 磁场对晶粒大小的影响 匀强静磁场 金属熔体在直流磁场中凝固时, 自然对流的存在使得流动的熔体内部产生感应电流, 从而产生洛伦兹力。根据左手定则，该力方向与金属流动方向相反，大小与流动速度成正比。故添加静磁场阻碍金属流动，这就是电磁制动效应。 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 磁场对晶粒大小的影响 交变磁场 一方面：当线圈通以脉动电流i1 时，线圈内将产生交变磁场B , 在这一交变磁场作用下，熔体内将产生感应电流i2，磁场B 与感生电流i2之间发生电磁作用，该力方向是沿径向将金属压向或拉离轴心, 该力会使熔体内产生规则的波动, 强化熔体内部对流。因此交变磁场能够细化晶粒。 另一方面：在磁场强度增加的同时，感应电流i 2的增加,相应地会在凝固体系内产生增大了的热效应 ,从而使过冷度减小,进而使形核率下降, 会引起晶粒粗化。 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 磁场对宏观偏析的影响 宏观偏析：在液－固两相区形成，是由于液态金属沿枝晶间局部流动引起的。这种局部流动可以是由温度、浓度差引起自然对流，也可以是凝固收缩与变形、机械以及电磁作用引起的强制流动。 磁场控制凝固过程偏析受诸多因素的影响，包括磁场的类型（旋转磁场、行波磁场、脉冲磁场、强磁场、梯度磁场等）、磁场参数（磁场强度、频率等）、试验合金的种类（铅锡合金、铝合金等）。 综述 研究历程 凝固组织的影响 结语 磁场对金属凝固的影响 第十组：张策 张顺 张涛 周邦阳 周健 磁场对微观组织的影响 磁场对微观组织的影响主要表现在引起枝晶间距和晶体组织形态的变化。 大量研究表明：磁场能通过抑制粗大树枝晶的形成和破碎凝固过程中已形成的树枝晶晶粒，使凝固组织呈非树枝晶组织，呈近等轴