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电磁约束成形的技术特点及其发展前景

材料导报 2012年第7期26卷 118-122页

作者：杜玉俊沈军熊义龙王雷傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

回顾了电磁约束成形技术的发展过程,通过分析圆形、椭圆形等不同横截面形状的纯铝、不锈钢以及高温合金等金属试样的电磁约束成形过程,从感应器结构、屏蔽罩插入深度、材料性状及抽拉速率等方面出发,详细论述了电磁约束成形定向凝固过... 详细信息

回顾了电磁约束成形技术的发展过程,通过分析圆形、椭圆形等不同横截面形状的纯铝、不锈钢以及高温合金等金属试样的电磁约束成形过程,从感应器结构、屏蔽罩插入深度、材料性状及抽拉速率等方面出发,详细论述了电磁约束成形定向凝固过程的技术特点,并阐述了电磁约束成形定向凝固技术的优缺点,指明了其今后的发展方向。

关键词：电磁约束成形定向凝固材料加工无污染制备

电磁约束成形定向凝固过程的非线性温度场分析

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西北工业大学学报 1999年第B12期17卷 102-106页

作者：陈凤明李金山等西北工业大学

综合考虑试样的抽拉运动，试样内部固液两相共存且物性有差异，以及表面的幅射换热等因素，针对圆棒试样，建立了电磁约束成形定向凝固过程中试样内部非线性温度场的有限元分析模型，并计算出给定实验工艺条件下试样内固液界面的位置、... 详细信息

综合考虑试样的抽拉运动，试样内部固液两相共存且物性有差异，以及表面的幅射换热等因素，针对圆棒试样，建立了电磁约束成形定向凝固过程中试样内部非线性温度场的有限元分析模型，并计算出给定实验工艺条件下试样内固液界面的位置、液柱高度以及试样内部温度分布。计算结果和实验结果吻合，证明了本文所建模型和算法正确可靠，可用于电磁约束成形定向凝固工艺的参数设计，指导实验和生产。

关键词：电磁约束成形定向凝固非线性温度场有限元分析感生电流参数设计无模铸造

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双频电磁约束成形的温度场研究

铸造 2003年第10期52卷 745-748页

作者：宋长江卢百平梁高飞沈军李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海200030 西北工业大学材料科学与工程学院陕西西安710072

双频电磁约束成形是一种利用较高频率电磁场熔化金属和利用较低频率约束金属熔体成形,同时实现金属坯料无坩埚熔化和无型成形的先进加工技术。测试并分析了不锈钢(1Cr18Ni9Ti)双频电磁约束成形过程中的温度场及其影响因素。结果表明,成... 详细信息

双频电磁约束成形是一种利用较高频率电磁场熔化金属和利用较低频率约束金属熔体成形,同时实现金属坯料无坩埚熔化和无型成形的先进加工技术。测试并分析了不锈钢(1Cr18Ni9Ti)双频电磁约束成形过程中的温度场及其影响因素。结果表明,成形线圈功率仅影响成形温度场大小而对温度场峰值位置无影响;加热线圈功率和成形样件抽拉速率同时影响成形温度场大小与峰值位置;稳定成形时成形样件抽拉速率的变化改变熔体的温度,而熔体高度在一定的范围内无明显变化,即稳定成形时熔体高度恒定。利用双频电磁约束成形技术制备了大宽厚比不锈钢样件,其宏观组织为定向组织。

关键词：电磁约束成形双频电磁场温度场定向凝固不锈钢

1Cr18Ni9Ti不锈钢的双频电磁约束成形工艺参数优化

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上海交通大学学报 2004年第9期38卷 1476-1480页

作者：宋长江梁高飞许振明卢百平沈军李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海200030 上海交通大学环境科学与工程学院上海 200240 西北工业大学材料科学与工程学院西安710072

根据高频磁场利于感应加热、低频磁场利于熔体成形的特点,针对不锈钢(1Cr18Ni9Ti)密度大、熔点高和约束成形的熔体高度低等成形困难的特点,提出了利用低频磁场约束成形、高频磁场在不影响成形磁场的条件下辅助加热的不锈钢双频电磁约束... 详细信息

根据高频磁场利于感应加热、低频磁场利于熔体成形的特点,针对不锈钢(1Cr18Ni9Ti)密度大、熔点高和约束成形的熔体高度低等成形困难的特点,提出了利用低频磁场约束成形、高频磁场在不影响成形磁场的条件下辅助加热的不锈钢双频电磁约束成形方法,以便温度场和成形力场的最佳耦合.通过实验和理论分析,设计了不锈钢双频电磁约束成形的成形感应器和预热感应器,并确定了感应器间的距离和屏蔽罩的放置方式,研究了预热感应器对温度场的影响规律,从而建立了不锈钢的双频电磁约束成形系统.在对熔体的稳定成形分析的基础上,利用双频电磁成形系统成功抽拉出圆形不锈钢样件.

关键词：电磁约束成形感应器电磁场温度场不锈钢

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镍基高温合金真空电磁约束成形与定向凝固

中国有色金属学报 2002年第6期12卷 1081-1086页

作者：傅恒志沈军郝启堂李双明李金山西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

介绍了高熔点大密度铁、镍基合金的电磁约束成形定向凝固的两种先进技术。在系统研究电磁场与温度场及其耦合作用的基础上 ,利用特殊设计的双频双感应器成功地实现了多种截面形状的不锈钢及高温合金的无容器电磁约束成形。借助于特制的... 详细信息

介绍了高熔点大密度铁、镍基合金的电磁约束成形定向凝固的两种先进技术。在系统研究电磁场与温度场及其耦合作用的基础上 ,利用特殊设计的双频双感应器成功地实现了多种截面形状的不锈钢及高温合金的无容器电磁约束成形。借助于特制的磁结晶器获得了电磁软接触的高温合金近终形定向凝固叶片样件。

关键词：电磁约束成形定向凝固高温合金叶片

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不锈钢电磁约束成形的稳定性分析

钢铁研究学报 2004年第5期16卷 33-36,78页

作者：宋长江许振明卢百平梁高飞沈军李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海200030 西北工业大学材料科学与工程学院陕西西安710072

金属熔体电磁约束成形的稳定性始终是困扰该技术进一步发展和阻碍其大规模推广应用的难题,尤其是大比重合金的稳定成形更加困难。为此,作者对电磁约束成形过程中熔体的温度和熔体受力随电流的变化过程以及上、下液固界面处于不同位置... 详细信息

金属熔体电磁约束成形的稳定性始终是困扰该技术进一步发展和阻碍其大规模推广应用的难题,尤其是大比重合金的稳定成形更加困难。为此,作者对电磁约束成形过程中熔体的温度和熔体受力随电流的变化过程以及上、下液固界面处于不同位置时熔体表面的受力状况进行了理论分析,并对制备圆形1Cr18Ni9Ti不锈钢试件和大宽厚比矩形截面不锈钢试件的电磁约束成形方法的稳定性进行了实验研究。结果表明:电磁约束稳定成形时,熔体的上液固界面应位于合适位置,下液固界面必须高于临界位置;熔体的静压力对电流变化非常敏感,且随熔体密度的增加而增大;另外,电磁约束成形实验还表明,熔体静压力对电流也非常敏感,这与理论分析结果一致;而且在变截面电磁成形中,当成形试件与棒料的截面比大于1时,随截面比及抽拉速率的增加,熔体的成形稳定性变差,所以变截面电磁约束成形时截面比和速率都不宜太大。

关键词：不锈钢电磁约束成形稳定性

钛合金定向凝固用矩形电磁冷坩埚内的磁场分布特性

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稀有金属材料与工程 2006年第10期35卷 1597-1601页

作者：王艳丽丁宏升毕维生郭景杰傅恒志哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001

利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上,空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布,考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响。结果表明:增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性,增大磁场强度,减少由于开缝引起的... 详细信息

利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上,空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布,考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响。结果表明:增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性,增大磁场强度,减少由于开缝引起的磁场沿边周分布的不均匀性,从而提高铸件质量;缝长增大,磁场沿圆周方向分布的均匀性变差,最大磁场强度向缝长增大的方向偏移,同时感应加热形成的熔区增大。

关键词：钛合金定向凝固冷坩埚电磁约束成形磁场

电磁成形中对不同宽厚比矩形件所受电磁压力的三维有限元模拟分析

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中国有色金属学报 2004年第9期14卷 1494-1500页

作者：俞建威沈军卢百平傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

在电磁约束成形中通过AφA三维有限元法所得的磁感应强度、涡流密度和集肤层厚度分布,求得电磁压力的分布;对具有不同宽厚比的带圆角矩形截面样件所受的电磁压力进行了分析。发现宽厚比越大的样件,相邻两边电磁压力之差也越大。圆角形... 详细信息

在电磁约束成形中通过AφA三维有限元法所得的磁感应强度、涡流密度和集肤层厚度分布,求得电磁压力的分布;对具有不同宽厚比的带圆角矩形截面样件所受的电磁压力进行了分析。发现宽厚比越大的样件,相邻两边电磁压力之差也越大。圆角形状产生的涡流流向变化也能明显改变样件表面电磁压力的分布,当圆角半径接近或小于集肤层厚度时,角部与直边连接处形成一个电磁压力衰减区,这种电磁压力分布规律极大地增加了大宽厚比小的圆角矩形样件截面的成形难度。

关键词：电磁约束成形电磁场电磁压力数值模拟

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矩形电磁冷坩埚连续铸造钛合金的成形性研究

特种铸造及有色合金 2005年第11期25卷 645-647页

作者：王艳丽丁宏升郭景杰毕维生傅恒志哈尔滨工业大学

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形试验,考察了工艺参数变化对所成形钛合金锭成形性的影响。结果表明增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量,但是提高抽拉速度和降低底料... 详细信息

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形试验,考察了工艺参数变化对所成形钛合金锭成形性的影响。结果表明增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量,但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量。在所研究的参数中,对铸锭表面质量影响的主次因素依次为感应线圈的匝数、加热功率、抽拉速度、底料相对线圈位置。在讨论这些参数的作用原理基础上,提出了可获得良好表面质量的工艺参数,获得了截面为矩形、表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金矩形锭。

关键词：冷坩埚电磁约束成形钛合金定向凝固