本研究尝试探索一种新的电磁净化模式-振荡磁场净化,即在单向电磁挤压力的基础上耦合一电磁振动力。通过振荡力增强微细夹杂物与其它夹杂物的碰撞聚合长大,并在电磁挤压力作用下实现同步分离,以期去除熔体中的微细夹杂物,提高分离效率,获得高洁净度的金属熔体,具有较大的实际意义。通过不同振荡磁场参数下对各种尺度分布组合的夹杂物振动碰撞聚合的规律进行研究,有助于对振荡力作用下夹杂物的碰撞聚合长大机理的认识,揭示电磁振荡同步分离微细夹杂物的去除机理,具有较大的理论意义。
Eletromagnetic purification;Inclusion;Electromagnetic Vibration;Collision and aggregation;Monte Carlo method
研发新的熔体净化技术,去除铝合金熔体中的非金属夹杂物,尤其是小尺寸的夹杂物具有重要意义。 本项目通过三年的系统工作,取得如下研究成果1)设计了一套振荡磁场熔体处理系统,系统研究了振荡磁场力大小、频率对熔体中非金属夹杂物碰撞聚合、分散及迁移行为的影响规律,在此基础上提出施加振荡磁场处理金属熔体新技术,为熔体中微细夹杂物的去除提供了一条新的技术途径; 2)通过理论解析及EBSD分析等手段,提出振荡电磁场作用下熔体中非金属夹杂物两种聚合机制相对碰撞和同向碰撞,电磁振荡的施加极大地促进了这两种碰撞发生的概率,此外EBSD研究结果表明非金属夹杂物之间有两种聚合方式规则聚合和非规则聚合。3)研究了单一旋转磁场和行波磁场下非金属夹杂物的运动迁移规律,在在此基础上设计出一种新型复合磁场,并系统研究了复合磁场作用下熔体中非金属夹杂物的运动迁移行为,提出了复合磁场净化新技术,该技术可处理大体积熔体,熔体处理效率较传统电磁净化方案显著提高;4)采用蒙特卡洛法研究了电磁场作用下夹杂物的碰撞聚合及分离行为,发现夹杂物与熔体间界面能和能流密度对碰撞行为影响较大,对电磁场熔体净化方案设计具有指导意义。