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电磁搅拌辅助流变挤压铸造Mg-6Gd-3Y镁合金的显微组织和力学性能

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中国有色金属学报 2023年第7期33卷 2043-2055页

作者：张泉达黄玉川孙福臻庞松李蕙宇刘文才中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室北京100083 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司北京100083 上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海航天精密机械研究所上海201600

通过电磁搅拌制备了Mg-6Gd-3Y(VW63)稀土镁合金半固态浆料,研究了电磁搅拌工艺参数对合金半固态浆料组织的影响,探讨了半固态浆料初生相的形成机理;并对半固态浆料进行了流变挤压铸造成形,研究了压力对流变挤压铸造合金组织和性能的影... 详细信息

通过电磁搅拌制备了Mg-6Gd-3Y(VW63)稀土镁合金半固态浆料,研究了电磁搅拌工艺参数对合金半固态浆料组织的影响,探讨了半固态浆料初生相的形成机理;并对半固态浆料进行了流变挤压铸造成形,研究了压力对流变挤压铸造合金组织和性能的影响。结果表明:电磁搅拌制备VW63合金半固态浆料的最佳工艺参数为浇注温度620℃、搅拌电压350 V、搅拌频率15 Hz,VW63合金半固态浆料的初生相形成机理为枝晶熔断。当压力为120 MPa时,流变挤压铸造合金有着更好的组织与性能,平均晶粒尺寸43.57μm,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为119 MPa、156 MPa和6.9%,均优于重力铸造和液态挤压铸造合金。

关键词：电磁搅拌半固态浆料流变挤压铸造 Mg-6Gd-3Y合金

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电磁搅拌对304不锈钢电渣锭夹杂物的影响

钢铁研究学报 2022年第9期34卷 933-943页

作者：朱春丽张龙飞苏云龙常立忠施晓芳安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

通过自行设计的带电磁搅拌的电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢为研究对象,详细分析外加磁场对电渣锭夹杂物数量、大小以及类型的影响。采用氧氮氢分析仪检测氧、氮气体含量,采用扫描电镜观察夹杂物的形貌、组成,并采用ASPEX分析夹杂物的尺... 详细信息

通过自行设计的带电磁搅拌的电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢为研究对象,详细分析外加磁场对电渣锭夹杂物数量、大小以及类型的影响。采用氧氮氢分析仪检测氧、氮气体含量,采用扫描电镜观察夹杂物的形貌、组成,并采用ASPEX分析夹杂物的尺寸变化。结果表明,无论是否外加磁场,电渣锭中的氧含量都有所增加,从自耗电极中氧质量分数由23.7×10^(-6)最高增至64.70×10^(-6);而相比于自耗电极,氮含量略微降低,其质量分数从675.5×10^(-6)降低至659.33×10^(-6);无论是否加入磁场,电渣锭中的夹杂物种类并无变化,主要由Al_(2)O_(3)、MnS-Al_(2)O_(3)、Al-Si-O、Al-Ca-O、Al-Si-Ca-O、Al-Mg-O及其他夹杂物组成;在施加磁场后,电渣锭中的大颗粒夹杂物数量有所减少。外加磁场强度较小时并不能有效去除夹杂物,反而会增加夹杂物的数量,当磁感应强度为10 mT时,夹杂物数量相比于未加磁场时增加了42.60%,但是最大尺寸有所减小。

关键词：电渣重熔电磁搅拌氧含量夹杂物

电磁搅拌条件下结晶器内钢液多相流动和卷渣现象的大涡模拟

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工程科学学报 2022年第4期44卷 690-702页

作者：李琪蓝张立峰陈威王亚栋赵震张静北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004

针对大方坯连铸结晶器内的流动和卷渣行为进行了三维数值模拟仿真,应用大涡模拟模型模拟湍流、应用VOF模型模拟渣相‒钢液和空气‒渣相‒钢液的多相流.研究对比了钢液单相流动、渣相‒钢液两相流动和空气‒渣相‒钢液三相流动3种模型下结晶器... 详细信息

针对大方坯连铸结晶器内的流动和卷渣行为进行了三维数值模拟仿真,应用大涡模拟模型模拟湍流、应用VOF模型模拟渣相‒钢液和空气‒渣相‒钢液的多相流.研究对比了钢液单相流动、渣相‒钢液两相流动和空气‒渣相‒钢液三相流动3种模型下结晶器内的流动、钢‒渣界面液位形状和波动及卷渣行为,并通过工业用计算机断层成像技术(工业CT)检测了连铸坯中大颗粒卷渣类夹杂物数量随着电磁搅拌电流强度的变化.结果表明,在150 A、2 Hz结晶器电磁搅拌下,3种模型得到的结晶器内钢液流场差别较小,但在钢‒渣界面处差别较大.钢液单相模型下钢液表面流动速度比其他两种模型钢‒渣界面处的速度更大.渣相‒钢液两相模型和空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率分别为0.00118和0.00040 kg∙s^(−1).渣相‒钢液两相模型条件下,由于上表面即渣的顶面不能弯曲,所以钢‒渣界面处的湍动能没有得到耗散,所以比三相模型的湍动能更大,因此其预测的卷渣速率偏大.当搅拌电流强度增大到300 A,渣相‒钢液两相模型和空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率分别为150 A条件下的5倍和15倍;当电流频率增大到4 Hz,渣相‒钢液两相模型的卷渣速率变化很小,空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率降低为2 Hz条件下的1/3.因此,为了正确的模拟和预测结晶器钢‒渣界面处的卷渣行为,必须使用空气‒渣相‒钢液三相瞬态模型进行模拟仿真.

关键词：多相流卷渣电磁搅拌大涡模拟方坯结晶器

电磁搅拌对Sr变质体育器材用铝基复合材料的影响

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金属热处理 2023年第7期48卷 217-222页

作者：姬旺勤王晓兵周亚坤赵银新乡职业技术学院体育与健康学院河南新乡453000 河南师范大学化工学院河南新乡453007

以Al-K_(2)TiF_(6)为反应体系,体育器材用ADC12铝合金为基体,通过电磁搅拌技术制备了Sr变质Al_(3)Ti/ADC12铝基复合材料,研究了制备工艺和工艺参数对铝基复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明,电磁搅拌和Sr变质处理均对Al_(3)T... 详细信息

以Al-K_(2)TiF_(6)为反应体系,体育器材用ADC12铝合金为基体,通过电磁搅拌技术制备了Sr变质Al_(3)Ti/ADC12铝基复合材料,研究了制备工艺和工艺参数对铝基复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明,电磁搅拌和Sr变质处理均对Al_(3)Ti/ADC12铝基复合材料微观组织起到了细化作用,α-Al细化为球状晶,Al_(3)Ti尺寸减小到10μm,团聚现象得到改善,鱼骨状AlFeMnSi相消失,共晶Si由长针状细化为短棒状。随着搅拌电流的增大,α-Al尺寸减小,形貌越圆整。当搅拌电流为35 A时,α-Al尺寸最小,形貌最圆整,孔隙率最小,抗拉强度和伸长率最大,相比于ADC12铝合金基体分别提升了24.1%和22.1%。电磁搅拌和Sr变质对铝基复合材料起到了弥散强化和细晶强化的作用。

关键词：体育器材铝基复合材料电磁搅拌微观组织力学性能

电磁搅拌对Cu-2Ag合金凝固组织及性能的影响

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特种铸造及有色合金 2022年第1期42卷 73-77页

作者：郭伟洪志远陈岩宋鸿武王克鲁张士宏王俊南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心江西铜业技术研究院有限公司江西铜业集团有限公司

采用真空下引连铸加电磁搅拌工艺铸造∅15 mm的Cu-2Ag合金杆坯,分别研究了电磁搅拌参数和拉坯速度对Cu-2Ag合金组织和硬度的影响。结果表明,随着搅拌频率的升高,合金凝固组织晶粒尺寸逐渐减小;在电流为280 A时合金组织的细化效果较为明显... 详细信息

采用真空下引连铸加电磁搅拌工艺铸造∅15 mm的Cu-2Ag合金杆坯,分别研究了电磁搅拌参数和拉坯速度对Cu-2Ag合金组织和硬度的影响。结果表明,随着搅拌频率的升高,合金凝固组织晶粒尺寸逐渐减小;在电流为280 A时合金组织的细化效果较为明显,且合金硬度随着频率改变有明显变化。相对于拉坯速度为6 mm/min,4 mm/min时合金硬度有所提高,在不同的拉坯速度和电流强度下,搅拌频率为50 Hz时其硬度均达到最高。

关键词：电磁搅拌 Cu-Ag合金凝固组织硬度

电磁搅拌与超声作用对6082铝合金成分偏析的影响研究

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铸造 2023年第2期72卷 140-146页

作者：刘俞伯申玉婷张宇博李绍威许晨玲李廷举大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116000 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000 大连汇程铝业有限公司辽宁大连116000

消除宏观偏析是制备高品质6082铸坯的重要环节。本文研究了电磁搅拌、超声场和添加细化剂等熔体处理手段对6082铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明:施加电磁搅拌和超声场均能减少Mg和Si的偏析,作用效果随电磁搅拌电流强度和超声作用时间... 详细信息

消除宏观偏析是制备高品质6082铸坯的重要环节。本文研究了电磁搅拌、超声场和添加细化剂等熔体处理手段对6082铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明:施加电磁搅拌和超声场均能减少Mg和Si的偏析,作用效果随电磁搅拌电流强度和超声作用时间的增加而增强。当磁场电流强度为20 A时,Mg和Si的偏析比由未施加电磁搅拌的1.113、1.224减小至1.037、1.048,分别降低6.8%和14.3%。施加超声作用150s时,Mg和Si的偏析比减小至1.041和1.047,相较未施加时,降低了6.5%和14.5%。同时,电磁搅拌和超声作用有效促进了元素在横截面径向上的均匀分布。作为对比,加入Al-Ti-B细化剂可大幅减小6082的平均晶粒尺寸,但对元素偏析作用不明显,电磁搅拌和超声作用对偏析的改善作用主要源自物理搅拌。

关键词： 6082铝合金宏观偏析电磁搅拌超声作用

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电磁搅拌法制备铝合金半固态坯料的研究

稀有金属材料与工程 2020年第10期49卷 3569-3575页

作者：王永飞赵升吨樊晓光李双江蒋红王军西安交通大学陕西西安710049 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 中国重型机械研究院股份公司陕西西安710032

研究了搅拌电流及搅拌频率对2A50铝合金半固态坯料中心及边缘位置微观组织的影响规律。结果表明:无电磁搅拌时,坯料的微观组织主要由粗大的树枝晶组成,部分枝晶臂长度甚至超过200μm,不能用于半固态成形。随着电磁搅拌电流或搅拌频率的... 详细信息

研究了搅拌电流及搅拌频率对2A50铝合金半固态坯料中心及边缘位置微观组织的影响规律。结果表明:无电磁搅拌时,坯料的微观组织主要由粗大的树枝晶组成,部分枝晶臂长度甚至超过200μm,不能用于半固态成形。随着电磁搅拌电流或搅拌频率的增加,中心与边缘位置的平均晶粒尺寸均不断减小,并在搅拌电流超过30 A或搅拌频率超过30 Hz时略有增加;中心与边缘位置晶粒的形状因子随搅拌电流或搅拌频率的增加都不断增加并逐渐趋于平缓,但当搅拌电流为40A或搅拌频率为40Hz时略有下降;同时,中心与边缘位置微观组织的均匀性越来越好。在搅拌电流30 A、搅拌频率30 Hz条件下,能够制备出平均晶粒尺寸和形状因子分别为75.6μm及0.73的具有理想微观组织的半固态坯料。

关键词：铝合金半固态坯料电磁搅拌微观组织

稳恒磁场对超音速等离子喷涂NiCrBSi涂层组织和性能的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 103-110页

作者：张磊黄艳斐何东昱郭伟玲李国禄董天顺河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

在稳恒磁场作用下,在45钢上喷涂了NiCrBSi涂层,并研究了NiCrBSi涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。在稳恒磁场条件下,涂层的孔隙率显著降低,没有形成新物相,但γ-Ni、FeNi_(3)、Ni_(3)Si_(2)相中出现了择优取向。此外,涂层内的磁畴... 详细信息

在稳恒磁场作用下,在45钢上喷涂了NiCrBSi涂层,并研究了NiCrBSi涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。在稳恒磁场条件下,涂层的孔隙率显著降低,没有形成新物相,但γ-Ni、FeNi_(3)、Ni_(3)Si_(2)相中出现了择优取向。此外,涂层内的磁畴变得更为活跃,更容易随着外部磁场的细微变化而有序排列。涂层截面显微硬度显著提高,表面残余应力波动明显,涂层的磨损量降低了近13.6%。实验结果表明,稳恒磁场可以有效地改善涂层质量。此外,探讨了稳定磁场下喷涂提高Ni基涂层性能的机理。

关键词：稳恒磁场超音速等离子喷涂 Ni基涂层电磁搅拌耐磨性能

电磁搅拌对Al-14Ce合金初生/共晶相与力学性能的影响

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有色金属科学与工程 2023年第5期14卷 716-727页

作者：戴琨汪志刚叶洁云陈继强何昌伟熊克智江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 江西理工大学江西省有色金属加工工程技术研究中心江西赣州341000

针对Al-14Ce合金中富Ce相粗大引起强化效果不佳的问题,通过正交分析法和单一变量法研究电磁搅拌对合金富Ce相及力学性能的影响。结果表明,搅拌频率21 Hz,搅拌电流50A,搅拌方向为连续正转下,合金获得较优力学性能。抗拉强度达184.6 MPa,... 详细信息

针对Al-14Ce合金中富Ce相粗大引起强化效果不佳的问题,通过正交分析法和单一变量法研究电磁搅拌对合金富Ce相及力学性能的影响。结果表明,搅拌频率21 Hz,搅拌电流50A,搅拌方向为连续正转下,合金获得较优力学性能。抗拉强度达184.6 MPa,屈服强度达107.6 MPa,伸长率达7.06%。在10~50A范围内,随着搅拌电流的增加,Al_(11)Ce_(3)相平均尺寸先减小后增加,力学性能随之先降低后提升。电流过大达70A易导致粗大初生相与孔洞缺陷的产生而恶化性能;在7~21 Hz范围内,随着搅拌频率的提升,Al_(11)Ce_(3)相逐渐细化使得力学性能逐步提升。频率过大达28 Hz时则会导致初生相聚集粗化降低力学性能;连续正转利于合金组织与性能改善,交替搅拌会导致局部区域Al_(11)Ce_(3)相聚集生长而恶化性能。

关键词： Al-Ce合金电磁搅拌正交分析法单一变量法 Al_(11)Ce_(3)相力学性能