低频脉冲磁场金属凝固晶粒细化机理研究

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低频脉冲磁场金属凝固晶粒细化机理研究
低频脉冲磁场能够有效细化凝固晶粒,由于脉冲磁场作用过程实验验证难度大,尚有很多机理值得探索研究；要实现低频脉冲磁场细晶技术的工业化,必须对低频脉冲磁场细化凝固晶粒机理进行深入研究。本文利用数学解析法、数值模拟方法和热态浇注实验等手段,建立任意波形脉冲磁场电磁力计算通用模型；将傅里叶级数变换法应用于脉冲磁场熔体运动模型,建立多周期的非稳态磁流体运动模型；为了改善温度方程收敛性将分段函数转化为连续性函数,建立脉冲磁场下金属凝固模型和小润湿角下脉冲磁场的形核模型,并与热态浇注实验结果进行对比校核。
利用以上建立的模型,对比研究了时谐磁场与低频脉冲磁场的电磁力、熔体运动和凝固过程差异性,得到了低频脉冲磁场的电磁力特性、熔体运动特性和凝固特性以及凝固形核的影响。在此基础上,提出了低频脉冲磁场下枝晶破碎细化晶粒模型。
研究成果概括如下：1.低频脉冲电磁力特性(1)与时谐磁场相比,脉冲磁场电磁力具有极值大和间歇性主要特征。与单一脉冲磁场相比,复合磁场电磁力极值更大,作用时间的延长,可有效增加电磁力作用深度,进一步强化对金属凝固过程的作用。
(2)与Vives C ...

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关键词：傅里叶级数 Vives 数值模拟 研究成果 分段函数