Перемешивание расплава в процессе затвердевания для эффективной фрагментации зерна с использованием импульсных электромагнитных полей
Аннотация
В статье описаны результаты экспериментального исследования, демонстрирующие и объясняющие эффект фрагментации зерна, вызванного импульсным резонансным электромагнитным перемешиванием. В эксперименте расплав 6082 из алюминиевого сплава был направленно отвержден под воздействием непрерывного и импульсного приложения переменного магнитного поля (AMF). Частота приложенного импульсного поля (PMF) соответствовала низкочастотной циркуляции расплава и вызывала резонансное увеличение импульсной составляющей скорости расплава. Структура образцов с электромагнитным перемешиванием сравнивалась со структурой, отвержденной в отсутствие магнитного поля. Был отмечен сильный эффект фрагментации (уменьшение среднего размера зерна на 51% по сравнению с затвердеванием в естественных условиях) для случая резонансного электромагнитного перемешивания. Кроме того, для анализа влияния потока, возникающего вследствие резонансного перемешивания, наблюдалось образование границы раздела «твердое тело-жидкость» и макрокристаллоидной структуры во время затвердевания непрерывно и им- пульсно перемешиваемого расплава с применением нового метода нейтронной радиографии. Результаты подтвердили сильное влияние импульсной составляющей скорости на тепловые условия во время затвердевания и, следовательно, структуру металла.
Литература
K.A. Radjai and K. Miwa, Melt. Mat. Mater. Trans. A., 31A (2000), 755—762.
P.A. Nikrityuk, et al., Int. J. Heat and Mass Transfer, 49 (2006), 1501—1511.
L. Hachianik, et al., Int. J. of Heat and Mass Transfer, 85 (2015), 438—454.
T. Campanella, et al. Metall. Mater. Trans. A35—10 (2004), 3201—3210.
D. Musaeva, et al., Magnetohydrodynamics, 53—3 (2017), 583—593.
A.S. Tremsin, et al., Sci. Rep., 7 (2017), 46275.
D. Musaeva, et al. Materials Science Forum: Materials Engineering and Technologies for Production and Processing II, 870 (2016), 471—476.
E.H. Lehmann, et al., Nondestructive Testing and Evaluation, 16:2—6 (2001), 191—202.
B. Chalmers Principles of Solidification. — John Wiley & Sons, Inc., New York, London, Sydney, 1967.
D.A. Musaeva, et al. St. Petersburg Polytechnical University J.: Physics and Mathematics, 2 (2016), 193—200.
M. Kirpo, et al. Magnetohydrodynamics, vol. 42 (2006), No. 2-3, pp. 207-218.
A. Umbrashko, Heat and mass transfer in electromagnetically driven recirculated turbulent flows: PhD thesis (Physics)/Andrejs Umbrashko. Riga (2010), 108 p.
#
C. Vives, J. Cryst. Growth, 76—1 (1986), 170—184.
K.A. Radjai and K. Miwa, Melt. Mat. Mater. Trans. A., 31A (2000), 755—762.
P.A. Nikrityuk, et al., Int. J. Heat and Mass Transfer, 49 (2006), 1501—1511.
L. Hachianik, et al., Int. J. of Heat and Mass Transfer, 85 (2015), 438—454.
T. Campanella, et al. Metall. Mater. Trans. A35—10 (2004), 3201—3210.
D. Musaeva, et al., Magnetohydrodynamics, 53—3 (2017), 583—593.
A.S. Tremsin, et al., Sci. Rep., 7 (2017), 46275.
D. Musaeva, et al. Materials Science Forum: Materials Engineering and Technologies for Production and Processing II, 870 (2016), 471—476.
E.H. Lehmann, et al., Nondestructive Testing and Evaluation, 16:2—6 (2001), 191—202.
B. Chalmers Principles of Solidification. — John Wiley & Sons, Inc., New York, London, Sydney, 1967.
D.A. Musaeva, et al. St. Petersburg Polytechnical University J.: Physics and Mathematics, 2 (2016), 193—200.
M. Kirpo, et al. Magnetohydrodynamics, vol. 42 (2006), No. 2-3, pp. 207-218.
A. Umbrashko, Heat and mass transfer in electromagnetically driven recirculated turbulent flows: PhD thesis (Physics)/Andrejs Umbrashko. Riga (2010), 108 p.
