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脉冲磁场对合金凝固过程影响的研究进展

         
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磁场影响合金凝固过程的相关技术自20世纪70年代出现以来,发展至今已衍生出脉冲、稳恒、旋转等多种磁场形式。其中,脉冲磁场因其瞬时场强高、非接触、场强易于控制而引起了学界的大量研究。脉冲磁场对合金凝固过程的影响主要体现在:晶粒形貌转变与细化;合金内部相结构与成分发生改变;合金凝固后宏观缺陷得到改善。目前,学者们对上述现象的内在机理进行了探索。由脉冲磁场引发的熔体强制对流可以将凝固过程中在模具金属型内壁激冷形核的细小晶粒不断从金属型撕下并运往熔体内部,促进晶粒细化,从而抑制晶粒长大。同时,脉冲磁场能降低形核能垒,提升形核率。脉冲磁场引起的焦耳热效应一方面能延长凝固时间,防止熔体表面过快固化;但焦耳热的积累也会导致晶核熔化进而降低形核率。已有大量将脉冲磁场应用于高温合金、Mg合金以及Al合金等对生产生活影响重大的合金的报道。但该技术距离大规模工业化应用还有一段距离。本文分别从脉冲磁场对合金凝固组织的影响、脉冲磁场对合金凝固过程的动态影响机理和脉冲磁场在不同合金凝固过程中的具体应用情况共三个方面系统性地介绍脉冲磁场对合金凝固过程的影响,分析了脉冲磁场处理合金凝固技术的优势与不足,并对该技术的未来发展进行了展望。

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