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本文以Al-Si过共晶合金为研究对象,研究Al-18﹪Si和Al-20﹪Si合金在梯度强磁场下的凝固行为,重点考察在梯度强磁场下初晶硅的分布和形态的变化.实验采用一套圆柱形超导强磁体装置,最强处的磁感应强度为10T.实验首先测定了10T超导强磁场的磁场强度B<,z>和表征磁场磁化力大小的参数B<,z>·dB<,z>/dz.测量结果为:磁场中心的B<,z>最大,但B<,z>·dB<,z>/dz很小,近似等于零;随着偏离磁场中心距离的增加,B<,z>·dB<,z>/dz的绝对值逐渐增大;在距离磁场中心分别为-8cm和+8cm处取得极大值和极小值,分别为+400T<2>/m和-400T<2>/m;然后随着距离的增加,B<,z>·dB<,z>/dz的绝对值逐渐开始减小,在远离磁场中心超过±23cm后趋向于零.然后,将合金分别加热至半固态和全熔态恒温一定时间,在梯度强磁场下以一定速度冷却凝固.对凝固试样的宏观组织和微观组织用金相、SEM、XRD进行了观察,并对初晶硅的尺寸和分布进行了定量金相分析.考察了磁场的B<,z>·dB<,z>/dz参数和冷却速度或一定温度下保温时间对初晶硅组织的影响规律.结果表明,在梯度强磁场下Al-Si过共晶合金中初晶Si将发生偏聚,偏聚方向取决于磁场的磁化力参数B<,z>·dB<,z>/dz的正负值.初晶Si偏聚量随B<,z>·dB<,z>/dz的增大而增大,在B<,z>·dB<,z>/dz为50T<2>/m至100T<2>/m之间,偏聚量迅速增加,随后增幅减缓;对于半固态和全熔态凝固实验,在400T<2>/m时偏聚量都可达到70﹪左右.实验发现,强磁场明显细化偏聚初晶硅,使其由粗大板条状变为小块状.并在试样的偏聚区内形成上下两个部分,下部的硅晶粒尺寸明显小于上部的.硅晶粒尺寸随施加磁场的参数B<,z>·dB<,z>/dz的增加而减小,平均晶粒直径分别由50T<2>/m时的0.18mm和0.15mm减小为400T<2>/m时的0.12mm和0.04mm.最后,根据磁化原理计算了半固态下Si在梯度磁场中的受力.结果表明,在B=8.1T B<,z>·dB<,z>/dz=±400T<2>/m的条件下Si所受磁化力的绝对值约是Si所受有效重力的14.5倍.