脉冲磁致振荡波形对纯铝凝固组织的影响

钟玉义 白亚鸣 李 刚 龚永勇 翟启杰

(1.上海大学理学院，上海 200444; 2.上海大学先进凝固技术中心，上海 200444)

脉冲电磁场具有高效节能、单次能量大和对熔体非接触式处理等优点，在金属凝固组织细化技术领域得到了广泛应用[1- 3]。龚永勇等[4]研究了脉冲磁致振荡(PMO, pulsed magnetic oscillation)对纯铝凝固组织的影响，发现在形核阶段和晶核长大的前半段进行PMO处理，可以细化纯铝凝固组织；通过隔离网试验发现晶核来源于型壁,且在电磁力作用下漂移进熔体。Yin等[5]采用PMO液面线圈装置处理纯铝凝固组织，研究发现液面处理产生的电磁力和强制对流使晶核大量漂移至熔体内部，导致晶粒增殖、凝固组织细化。Cheng等[6- 7]研究了等功率条件下电磁参数对纯铝凝固组织的影响，通过分析结晶器壁面上的电磁力和阻力，建立了结晶器壁面上晶核脱落的判据，并提出晶核的脱落主要是由电磁阿基米德力和熔体强制对流造成的，且在相同功率下，峰值电流和频率的改变不影响晶粒跨越边界层的时间。

以往对脉冲电磁场凝固细晶及均质化技术的研究主要集中于电流峰值[8- 9]、脉冲频率[10]和作用时间[11- 12]等参数，很少涉及可影响频谱分布的参数，如脉冲波形对凝固组织的影响。不同波形的振动干扰会影响枝晶的生长[13]。方波脉冲磁场的谐波较为丰富，在熔体中的传播衰减较慢，对晶核有较好的孕育和变质作用[14- 15]。三角脉冲磁场所感应出的电磁力的磁压力大于电磁拉力[16- 18]，且随着频率的增大或占空比的减小，磁压力的增幅大于磁拉力。……