低频电磁场作用下铝合金半连续铸造工艺与理论研究（原版论文）.pdf文档全文

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东北大学 博士学位论文 低频电磁场作用下铝合金半连续铸造工艺与理论研究 姓名：张北江 申请学位级别：博士 专业：材料加工工程 指导教师：崔建忠 2002.8.1 摘要 低频电磁场作用下铝合金半连续铸造 工艺与理论研究 摘 要 f本文是国家重点基础研究发展规划资助项目 973 “提高铝材质量基础研究” 中的部分内容，目的是开发一种大幅度提高铝合金铸锭质量的新型高效连铸技术。厂 本文系统研究了低频电磁场对铝合金熔体凝固过程的影响，通过实验和理论 分析首次指出低频电磁场能够有效提高溶质元素在基体中的固溶度，改善材料的 微观组织。 在理论分析与数值模拟的基础上，开发了低频电磁场作用下铝合金电 磁铸造新工艺，获得了晶粒均匀细小、溶质元素偏析明显减弱及具有优良表面质 量的7075铝合金半连续铸锭，彻底消除了裂纹、表面偏析瘤等铸造缺陷。寸、 导出了低频电磁场作用下凝固前沿枝晶间熔体遵守的磁流体动力学方程，指 出枝晶间熔体局部自然对流相关的溶质浓度起伏存在由温度梯度与枝晶间距共同 决定的固有频率，处于该频率区间的电磁力振荡分量对枝晶间熔体的局部对流产 生的影响得到增强，通过调节电磁场频率至相应区间，可以在较低的电磁场强度 下，使电磁场的作用效果显著增强，对材料的微观组织和溶质元素的分布产生显 著的影响。 f 间平均值有旋分量引发的液相区熔体宏观流动的条件下，，低频电磁场仍对铝合金 的凝固过程产生了显著的影响，晶内析出相的尺寸和形态出现了明显的转变、基 体中溶质元素固溶度提高。在保持电磁场强度不变的条件下，当电磁场频率处于 10Hz一15 Hz范围内时，基体中溶质元素固溶度大幅度提

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