金属熔体电磁约束成型定向凝固特性研究

利用电磁场的约束力使液态金属在空间形成所需的形状并施加单向冷却，形成单向温度场，在无模状态实现定向凝固。建立了一台真空电磁约束成形定向凝固装置，可在φ80mm试样中达到400-600k/cm的温度梯度，实现了4μm/s-10mm/s定向凝固；提出了利用两中频率分别进行加热熔化和成形的技术并解决了双频干扰；针对电磁场对定向凝固组织的不利影响设计了抑流屏蔽系统保证了良好的定向性。研究了成形电磁场频率对凝固组织的影响，发现电磁场频率和试样尺寸对定向凝固组织都有很大影响，应根据试样尺寸选择合适的成形频率；对温度场的模拟和试验研究表明在加热和冷却系统的合理作用下，电磁成形定向凝固的温度场单向性好、温度梯度高。