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液态金属电磁成形的数值计算

对影响液态金属电磁成形形状的电磁压力、表面张力以及静压力进行了讨论.计算了圆形和矩形两种形状线圈中磁场和电磁压力的分布.结果发现:支撑高度为30～40 mm铝液和15～20 mm钢液所需电流约为1 500～2 000 A;计算的矩形线圈中等磁感应强度线形状与文献中实测形状以及实验电磁成形试样形状吻合较好.对铝和钢液表面张力进行计算时发现:液态金属电磁成形试样直径大于10 mm时,铝液的表面张力与高度为30 mm铝液柱产生的静压力和支撑该高度的电磁压力相比,可忽略不计,而要忽略不计钢液表面张力时,钢成形液柱的直径应更小.此外,在电磁成形综合分析中,利用最小作用原理对力平衡条件下,液态金属的电磁成形形状进行了分析,获得电磁成形形状稳定性的条件,最后提出了固-液界面上复杂形状试样的电磁成形问题及其影响因素.

关键词: 液态金属 , 电磁成形 , 磁场 , 电磁压力 , 界面

管件长度对电磁成形线圈放电电流的影响

邓将华 , 赵志衡 , 李春峰 , 于海平

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.02.011

为研究电磁成形过程线圈放电电流的变化规律,在放电回路分析的基础上,采用试验分析与代数解析相结合的方法研究了管件长度对线圈放电电流的影响.试验结果表明:随着管件长度的增加,线圈放电电流的幅值和频率均增加.通过解析方法定性分析管件长度对线圈放电电流的影响,其结果与试验结果一致.管件长度不同时,放电回路的等效电感不同,管件长度与等效电感成反比.将管件和成形线圈等效为圆柱线圈可定性分析电磁成形系统的电感和互感.

关键词: 电磁成形 , 线圈放电电流 , 幅值 , 频率 , 电感

电磁冷坩埚技术及其应用

陈瑞润 , 丁宏升 , 毕维生 , 郭景杰 , 贾均 , 傅恒志

稀有金属材料与工程

电磁冷坩埚技术是1项尖端技术,被广泛用于活泼金属、难熔和特种材料的熔炼和成形.本文介绍了电磁冷坩埚技术的基本原理和优点;探讨了坩埚结构和电源参数对坩埚使用性能的影响,坩埚结构包括坩埚分瓣数、分瓣形状、坩埚质量和开缝宽度,电源参数包括电源频率、电压和电流,以及其它参数如被熔材料的物性、屏蔽罩和感应线圈位置对坩埚磁场的影响.并且综述了电磁冷坩埚技术在国内外的研究和应用领域以及存在的问题,并展望了该技术未来的发展.

关键词: 电磁 , 冷坩埚 , 悬浮熔炼 , 电磁成形

电磁成形高温合金大宽厚比板状件的实验研究

卢百平 , 沈军 , 俞建威 , 刘林 , 傅恒志

稀有金属材料与工程

对大宽厚比(4:1)的高温合金(K3)板状件电磁成形包括工艺、感应器结构、屏蔽罩等进行了研究.结果表明:合理的感应器结构能使板状坯料均匀地沿横截面周界熔化并能约束一定高度的金属液柱;屏蔽罩能够调节感应器内的磁场分布,使感应器内的熔体处于合理状态;在其它条件一定的情况下,有一适合的抽拉速度和电源功率匹配,使熔化和凝固达到动态平衡;最后获得了表面质量良好、组织定向的宽厚比为4:1的高温合金板状件.

关键词: 电磁成形 , 高温合金 , 大宽厚比板状件 , 定向凝固

电磁成形定向凝固三维非线性温度场数学模型

侯建平 , 沈军 , 傅恒志

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.02.011

从基本物理模型出发,导出了电磁成形定向凝固稳态连铸过程中相变潜热在导热方程中的内热源处理形式,使之可以避免近似处理,而直接应用于数值模拟的推导过程.在此基础上,同时考虑涡电流加热、强制冷却、热辐射和热质运动等因素,建立了关于电磁成形定向凝固问题三维非线性温度场的完整导热微分方程.编程计算并与实验结果对比表明,模型正确有效.

关键词: 定向凝固 , 数学模型 , 电磁成形 , 非线性温度场

电磁成形耐热不锈钢的试验研究

寇宏超 , 李金山 , 沈军 , 杜三明 , 刘林 , 张永振 , 傅恒志

钢铁研究学报

介绍了一种新型无接触金属熔体电磁近终成形技术及其原理,并利用20kHz电源对中小尺寸耐热不锈钢的电磁成形工艺进行了系统研究.结果表明,采用斜边感应器和下屏蔽罩能够达到电磁场和温度场的动态耦合,有利于获得侧表面垂直且状态稳定的钢液柱.在大量试验研究的基础上,获得了表面质量较好的圆形和椭圆形截面不锈钢构件.

关键词: 耐热钢 , 不锈钢 , 电磁成形 , 电磁压力

钛合金冷坩埚连续熔铸过程定向凝固

王艳丽 , 傅恒志

稀有金属材料与工程

水冷铜坩埚存在很强的侧向散热,而定向凝固则必须保证单向热流,分别从电磁力、温度场及传热3方面来分析冷坩埚定向凝固的可行性.结果表明:在三相点焦耳热最大,感应焦耳热弥补了侧向散热,保证在下驼峰与坩埚接触点Z0附近区域等温线近乎平直,能够利用冷坩埚实现钛合金的定向生长.增大电磁压力,提高熔体过热度,可以减小坩埚壁的侧向散热,有利于冷坩埚实现定向凝固.

关键词: 定向凝固 , 水冷铜坩埚 , 电磁成形 , 钛合金

Cu粉末电磁脉冲压实试验研究

于海平 , 李春峰 , 邓将华

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.06.008

采用平板电磁成形工艺对铜粉末进行了压实试验研究.分析了放电电压、粉末体径高比、驱动片、压实次数和压实方向等因素对压实坯致密度的影响.结果表明:随放电电压和粉末体径高比增加,压实坯致密度增大;单向加载时,沿着加载方向存在密度梯度,并且压实坯底部轴心处的密度最低;厚度适宜的驱动片有益于提高压实坯体致密度.当设备放电能量有限时,重复压实和双向压实方法是获得致密均匀、高密度粉末制品的有效途径.

关键词: 致密度 , 粉末 , 电磁脉冲压实 , 电磁成形 , 平板线圈

特种合金无接触电磁成形过程中的屏蔽效应及凝固特性研究

张丰收 , 寇宏超 , 李金山 , 沈军 , 傅恒志 , 刘林

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2002.02.003

建立了适合中小尺寸特种合金样件无接触电磁成形的感应器-熔体-屏蔽系统,探讨了特种合金无接触电磁成形过程中的屏蔽效应及凝固特性.结果表明,下屏蔽罩改善了感应器内磁力线分布,实现了电磁成形过程中电磁场和温度场分布的耦合,采用合理的工艺参数,获得了表面质量光洁、具有定向胞晶组织特征的圆形、椭圆形和近矩形特种合金样件.

关键词: 特种合金 , 无接触 , 电磁成形 , 屏蔽 , 凝固