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本文应用自行研制的旋转磁场发生装置、脉冲电流发生装置及与之相配套的凝固装置,以ZA27合金、亚共晶Al-7wt%Si合金和近共晶Al-12.39wt%Si合金为研究对象,围绕旋转电磁场、脉冲电流及(旋转电磁场+脉冲电流)交互场对这些合金的凝固过程和凝固组织的影响进行了实验研究。 以ZA27合金为重点,对合金液在旋转电磁场作用下进行凝固时,由于熔体的流动而引起的圆柱试样外层柱状晶的迎流生长机制及熔体的受力状态进行了分析,进而对连续顺、逆时针方向交替变换的旋转电磁场使ZA27合金由树枝晶组织向颗粒状晶组织转变的机制进行了分析和讨论。 根据脉冲电流在金属熔体中所生成的冲击波对液体金属结构的影响,电流偏聚效应及Peltier效应对固/液界面结构的影响,以及在电磁力作用下在凝固区域合金液的流动等分析讨论了三角波形脉冲电流对亚共晶Al-7wt%Si合金及近共晶Al-12.39wt%Si合金凝固组织细化的作用机理。对脉冲电流作用下近共晶Al-12.39wt%Si合金的α—Al晶面取向问题作了初步的分析和讨论。 本文对(脉冲电流+旋转电磁场)所构成的交互场对亚共晶Al-7wt%Si合金凝固组织的影响进行了试探性的实验研究,取得了明显的效果,在此基础上对电磁超声波的产生作了初步的讨论。 从本文所取得的初步研究结果来看,电场和磁场对金属凝固过程及凝固组织具有一定的良性作用。电场和磁场通过在金属熔体中所产生的各种效应使凝固组织及晶面取向发生变化,且在电场和磁场的交互场中细化这种作用更加显著。从现有的研究成果来看,电场、磁场及其交互场的应用完全有可能满足发展新工艺、新材料的要求。随着研究的深入,利用电场、磁场及其交互场完全有可能实现从实验室到实际应用的跨越,成为一种新型的凝固技术。