中文摘要：

本项目首先在实验室条件下系统探讨了脉冲电流对工业纯铝的最佳处理工艺。考察了电极引入方式和位置、电极插入深度以及熔体过热度等因素对脉冲电流细化凝固组织的影响，并且研究了不同凝固阶段施加脉冲电流的效果。对比了两种不同特征参数的脉冲电流对GCr15轴承钢凝固组织的作用效果，发现低压高频脉冲电流的效果更佳。考察了低压高频脉冲电流细化轴承钢凝固组织和改善碳偏析尤其是中心宏观碳偏析的条件和规律。依据所得到的丰富的实验结果，本项目对脉冲电流改善金属凝固组织的机理进行了理论探讨。揭示了平行电极条件下脉冲电流作用所产生的晶核主要来自液面，细化的机理主要是液面上形成的晶核在电磁力和对流的作用下向下运动并堆积或冻结，从而实现了凝固组织的细化。在这些研究的基础上，提出了脉冲电流液面扰动凝固细晶技术，并申报了国家发明专利。本项目组圆满完成了课题申请之初提出的预期研究目标。此外，进行了工业化现场实验。通过宏观碳偏析分析、碳化物评级、碳化物带状平均间距等多种手段的分析，证明脉冲电流能有效改善轴承钢凝固组织，减少中心碳偏析。以上研究奠定了脉冲电流细晶技术用于提高轴承钢等特种钢材品质的工业化应用的理论基础。