在磁场作用下Al-Pb合金连续凝固组织的形成过程<sup>*</sup>

doi:10.11901/1005.3093.2013.719

材料研究学报

2014, Vol. 28

Issue (4): 269-273 DOI: 10.11901/1005.3093.2013.719

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在磁场作用下Al-Pb合金连续凝固组织的形成过程^*

李海丽¹,赵九洲²(

)

1. 国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心材料工程发明审查部北京 102208
2. 中国科学院金属研究所沈阳 110016

Microstructure Formation in a Continuously Solidified Al-Pb Alloy in a Static Magnetic Field

Haili LI¹,Jiuzhou ZHAO^2,^**(

)

1. China Department of Material Engineering Invention Examination, Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office, SIPO, Beijing 102208
2. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016

引用本文:

李海丽,赵九洲. 在磁场作用下Al-Pb合金连续凝固组织的形成过程^*[J]. 材料研究学报, 2014, 28(4): 269-273.
Haili LI, Jiuzhou ZHAO. Microstructure Formation in a Continuously Solidified Al-Pb Alloy in a Static Magnetic Field[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2014, 28(4): 269-273.

全文: PDF(1761 KB) HTML

摘要:

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行连续凝固实验, 研究了磁场对Al-Pb偏晶合金凝固特性的影响。结果表明, 在恒定磁场作用下得到了弥散相均匀分布于基体的凝固试样。随着磁场强度的提高试样中富Pb相粒子的弥散度增加。恒定磁场能增加合金熔体的有效粘度, 减小弥散相液滴相对于基体熔体的运动速度, 抑制基体熔体对流, 促进偏晶合金形成弥散型复合凝固组织。

关键词 ：金属材料, Al-Pb合金, 凝固, 磁场, 影响

Abstract：

Monotectic Al-Pb alloy melts were continuously solidified in a static magnetic field. Samples with well dispersed microstructure were obtained. The average size of the Pb-rich particles decreases with the increase of the magnetic field intensity. Theoretical analyses demonstrate that a static magnetic field causes an increase of the effective viscosity of the melts, and a decrease of the moving velocity of droplets of the precipitated phase and the convective flow of the matrix melt, therefore promotes the formation of the well dispersed solidification microstructure.

Key words： metallic materials Al-Pb alloy solidification magnetic field effect

收稿日期: 2013-09-29

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图1 凝固装置原理图

图2 在不同强度磁场作用下Al-5%Pb合金以5 mm/s下拉速度连续凝固后的显微组织

图3 在不同强度磁场下以5 mm/s速度凝固的Al-5%Pb合金组织中液-液相变产生的富Pb粒子半径

图4 凝固界面前沿熔体的温度变化

图5 固/液界面附近熔体中弥散相液滴的Stokes 运动速度和Marangoni 迁移速度随液滴直径( DDroplet)变化关系曲线

图6 磁场作用下弥散相液滴在基体熔体中的运动模式及感生电流和洛仑兹力示意图

图7 磁场强度为0.3 T 时对应于弥散相液滴运动的哈特曼数和熔体有效粘度与弥散相液滴直径的关系

图8 磁场作用下凝固界面处基体熔体中弥散相液滴运动速度与液滴直径的关系

图9 磁场强度为0.3 T时对应于弥散相液滴运动的哈特曼数和熔体有效粘度与弥散相液滴直径的关系

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