交流磁场下铅锡合金熔体的热电势研究

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研究表明,交流磁场处理熔体影响其形核过程,从而调控凝固行为,改善合金的综合力学性能。有关熔体研究的结果也表明,熔体的形核过程受熔体内部的短程有序结构影响,由于合金熔体大多处于高温状态,对其微观结构进行直接地观察与检测十分困难,然而很好地检测合金熔体内部的短程有序结构变化,才能够从本质和机理上理解熔体的形核过程。与熔体结构密切相关的热电势能够表征熔体内部的结构变化,揭示形核过程。解析交流磁场影响铅锡合金形核过程的本质。从而在电磁凝固的生产实践中,通过检测热电势的变化预测熔体内部结构组成。本实验通过测量交流磁场下Pb-27%Sn和Sn-22%Pb两种低熔点合金的热电势变化,并结合铅锡熔体的凝固组织,探讨交流磁场影响铅锡合金熔体内部的短程有序结构。研究主要获得以下结论:(1)交流磁场的施加会使熔体的结构和熔体的热电势发生变化。交流磁场加载过程中,热电势上下波动,关闭磁场后热电势大于初始值,增大的热电势需要经过一段时间后才会恢复到稳定状态。(2)交流磁场下,热电势的变化受到交流磁场电流强度、熔体温度、熔体温度梯度、电极间距影响。随着电流强度的增大,熔体的热电势变化量不断增大,且恢复时间更长;相同电流强度下,热电势的残余变化量随熔体温度先增大后减小,且恢复时间与热电势的残余变化量呈正相关;不同温度梯度下热电势变化量的变化规律与熔体温度的热电势变化量呈正相关性;热电势的变化量还与电极间距呈正相关。(3)交流磁场的施加会改变初生相组织,使初生相尺寸减小,改变相的规律性生长。同时,凝固过程中施加磁场使相分布更加均匀,恒温保温过程施加磁场会使初生相发生聚集。(4)对比交流磁场作用下过热度100℃时热电势变化量与恒温水冷淬火凝固组织:熔体的热电势的变化与初生相的尺寸变化呈现关联性。
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