低频电磁场对7075铝合金半连铸液穴形状及铸锭质量影响

"这篇论文研究了在CREM（Continuous Rotary Electromagnetic Molding）法半连铸7075铝合金过程中，低频交变电磁场对液穴形状和铸锭表面质量的影响。通过实验，作者观察到随着磁场强度的增加，液穴的弯液面曲率半径减小，熔体与结晶器接触的高度下降，初凝壳形成的位置点降低，液穴深度也相应减小，从而显著提高了铸锭的表面质量。这一现象是由于电磁力的作用改变了熔体自由表面的形态，形成了液穴，降低了冷却强度，进而影响铸锭的微观组织结构和应力分布。文章强调了研究液穴形状变化规律对于改善铸件质量和性能的重要性，并介绍了实验的基本原理和方法，包括电磁感应理论在结晶器中的应用以及洛仑兹力对熔体的作用。" 在CREM法半连铸工艺中，7075铝合金的液穴形状受低频交变电磁场强度的影响显著。当磁场增强时，液穴的特征发生变化，表现为弯液面变得更加陡峭，熔体与结晶器接触的距离缩短，初凝壳形成的位置向下移动，而液穴的深度减少。这些变化都与电磁场对熔体的提升作用有关，即由电磁力产生的径向分力使熔体表面形成凸起，改变了冷却方式，进而影响铸件的冷却速度和均匀性。 液穴形状的调整直接影响到铸锭的表面质量，这是由于冷却强度的改变会影响到金属的凝固过程，进一步影响到微观组织的形成。此外，电磁力的轴向分力还起到搅拌熔体的作用，有助于消除或减少铸件内的气泡、夹杂物，提高材料的整体纯净度。因此，通过调控磁场强度，可以优化这些因素，提高铝合金铸锭的综合性能，如强度、韧性等。 此研究基于电磁感应原理，通过感应线圈在结晶器外部产生交变电磁场，诱导熔体内产生感应电流，进而形成洛仑兹力。这股力分为径向和轴向两个分量，其中径向分量垂直于液面，促使液穴形成，轴向分量则对熔体进行搅拌。这种搅拌作用有助于改善微观组织，降低应力，提高铸件的机械性能。 该研究揭示了在CREM法半连铸中，通过控制电磁场强度可以有效调控液穴形状，以达到改善7075铝合金铸锭表面质量和内部结构的目的。这一发现对于提高铝合金制品的制造水平，尤其是对于高要求的航空航天、汽车制造等领域具有重要意义。