外场下镁合金凝固及锭坯制备

前言

1绪论

1.1镁及镁合金概述

1.1.1镁及镁合金的性质及特点

1.1.2镁合金的分类

1.1.3镁合金的用途

1.2镁合金凝固组织细化

1.2.1化学方法细化

1.2.2物理方法细化

1.3超声场在金属材料制备过程中的应用

1.3.1功率超声发展概述

1.3.2功率超声在液体中的基本机制

1.3.3超声场在金属凝固过程中的应用

1.4电磁场在金属材料制备过程中的应用

1.4.1不同形式电磁场在金属凝固过程中的应用

1.4.2电磁场在半连续铸造过程中的应用

2功率超声在镁合金熔体中的传播与空化

2.1超声在镁合金熔体内的传播行为

2.1.1超声在介质中传播的主要物理量

2.1.2镁合金熔体中变幅杆端面的超声折反射行为

2.1.3功率超声在镁合金熔体中的传播特性

2.2镁合金熔体内超声空化

2.2.1空化理论

2.2.2空化泡运动方程推导

2.2.3超声在镁合金熔体中的空化行为

2.2.4空化效应

2.3镁合金熔体中的声流及其驱动力

2.3.1声流的定义及分类

2.3.2声流驱动力推导

3超声场下镁合金凝固组织演变

3.1连续超声处理对二元镁合金凝固组织的影响

3.1.1等温合金熔体经不同功率连续超声处理的合金铸态组织

3.1.2等温合金熔体经不同时间连续超声处理的合金铸态组织

3.1.3不同等温合金熔体经连续超声处理的合金铸态组织

3.1.4合金降温过程中连续超声处理对合金凝固组织的影响

3.2超声场对工业镁合金凝固组织及性能的影响

3.2.1连续超声处理对A280镁合金组织及性能的影响

3.2.2连续超声处理对AS41镁合金凝固组织的影响

3.2.3连续超声处理对A280镁合金锭坯力学性能影响

3.2.4连续超声处理制备A280合金锭经挤压后组织及性能

3.3脉冲超声处理对A280合金组织及性能的影响

3.3.1脉冲超声处理对A280镁合金凝固组织的影响

3.3.2脉冲超声处理对A280镁合金锭坯力学性能的影响

3.4超声场作用下镁合金凝固组织细化机理

4镁合金超声一电磁半连续铸造基础理论

4.1超声场下半连续铸造过程声场控制方程

4.1.1声衰减与吸收

4.1.2声场的控制方程

4.2低频电磁半连续铸造过程电磁控制方程

4.2.1金属熔体中的交变电磁场

4.2.2电磁场与熔体交互作用

4.2.3电磁场对熔体流动的影响

4.2.4低频交变电磁场在镁合金半连续铸造过程中的应用

4.3半连续铸造过程中流场与温度场控制方程

4.4半连续铸造过程中合金凝固数学模型

4.5数学模型的假设与简化

4.6边界条件

4.6.1声场计算的边界条件

4.6.2电磁场计算的边界条件

4.6.3流场和温度场的边界条件

4.7数值模拟的过程和方法

4.8直径为165mm的镁合金铸锭半连续铸造过程数学模型

4.8.1实验材料的物性

4.8.2边界条件

4.8.3几何模型及网格划分

4.9超声场下镁合金半连续铸造数值模拟

4.9.1镁合金熔体中的超声场及声流驱动力分布

4.9.2超声场对流场的影响

4.9.3超声场对温度场的影响

4.9.4不同超声功率下的超声场及其对流场和温度场的影响

4.10超声场在半连续铸造过程中有效空化区域分析

4.10.1超声在镁合金熔体中的空化阈

4.10.2声场分布及有效空化区域分析

4.11低频电磁场对流场和温度场的影响

4.11.1电磁场及洛伦兹力分布

4.11.2电磁场对流场的影响

4.11.3电磁场对温度场的影响

4.12超声一低频电磁组合场下镁合金半连续铸造数值模拟

4.12.1超声工具杆材质对流场和温度场的影响

4.12.2功率超声一低频电磁组合场对流场和温度场的影响

5低频电磁场下镁合金半连续铸造过程中传热与凝固

5.1低频电磁半连续铸造及传统半连续铸造传热与凝固对比

5.1.1液穴及两相区形状

5.1.2两相区及液相区内温度场

5.1.3锭坯凝固组织

5.1.4锭坯宏观偏析

5.2浇注温度对传热与宏观组织的影响

5.2.1浇注温度对液穴及两相区的影响

5.2.2浇注温度对两相区及液相区内温度场的影响

5.2.3浇注温度对锭坯宏观组织的影响

5.2.4浇注温度对合金元素分布的影响

5.3电磁频率对传热与宏观组织的影响

5.3.1低频电磁参数对液穴与两相区形状的影响

5.3.2电磁频率对两相区与液相区内温度场的影响

5.3.3电磁频率对锭坯宏观组织的影响

5.3.4电磁频率对合金元素分布的影响

5.4电流强度对传热与宏观组织的影响

5.4.1电流强度对液穴与两相区形状的影响

5.4.2电流强度对两相区与液相区内温度场的影响

5.4.3电流强度对锭坯宏观组织的影响

5.4.4电流强度对合金元素分布的影响

5.5电磁场对结晶器传热的影响

6超声—低频电磁场下镁合金半连续铸造工艺

6.1单一低频电磁场作用下镁合金半连续铸造工艺研究

6.1.1低频电磁和传统半连续铸造镁合金铸锭表面质量

6.1.2低频电磁和传统半连续铸造镁合金铸锭宏观组织

6.1.3低频电磁和传统半连续铸造镁合金铸锭微观组织

6.1.4低频电磁和传统半连续铸造镁合金铸锭力学拉伸性能

6.1.5低频电磁和传统半连续铸造镁合金铸锭结晶相

6.1.6不同低频电磁参数下铸锭宏观组织

6.1.7不同低频电磁参数对铸锭微观组织的影响

6.1.8不同低频电磁参数对铸锭宏观偏析的影响

6.1.9不同低频电磁参数对铸锭力学性能的影响

6.1.10单一低频电磁场作用下镁合金半连续铸造机理

6.2单一超声场作用下镁合金半连续铸造工艺研究

6.2.1超声和传统半连续铸造镁合金铸锭宏观纽织

6.2.2超声和传统半连续铸造镁合金铸锭微观组织

6.2.3超声场对铸锭宏观组织的影响

6.2.4超声场对铸锭微观组织的影响

6.2.5超声施振深度对铸锭微观组织的影响

6.2.6超声场对铸锭力学性能的影响

6.3低频电磁—超声组合场作用下镁合金半连续铸造工艺研究

6.3.1组合场作用下铸锭宏观组织

6.3.2组合场作用下铸锭微观组织

6.3.3组合场作用下铸锭力学性能

参考文献

《外场下镁合金凝固及锭坯制备》可供从事镁及镁合金科研开发和生产的工程技术人员参考，也可用作高等院校、研究院所中材料科学与工程、冶金工程等相关专业的教师、研究工作者、研究生、本科生的参考书。本书以近年来著者等承担的国家自然科学基金项目、973计划项目和高等学校学科创新引智计划项目的研究成果为主，结合相关的基础理论以及本领域的最新研究进展，对强磁场条件下合金凝固和热处理过程中的传输行为、组织演化以及性能进行了专题论述。内容涉及强磁场科学、材料科学、电磁流体力学、冶金学等若干技术科学的交叉领域。全书共分11章，主要包括磁学与磁流体力学基本理论、强磁场下的合金相平衡、强磁场作用下流体的运动行为、流体中溶质元素或第二相（晶出相、添加相、夹杂物）颗粒的迁移行为；强磁场下合金凝固过程中第二相迁移行为对组织演化的影响；强磁场下合金凝固过程中的晶体取向与组织排列；强磁场下合金原子固态扩散行为与金属固态相变；强磁场下合金组织演化对材料磁性能的影响等。