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利用自制高压脉冲电源及强磁场发生器研究了不同脉冲磁场强度对灰铸铁、奥氏体不锈钢的凝固组织和凝固特性的影响,测量并分析了脉冲磁场对灰铸铁及奥氏体不锈钢的冷却曲线、凝固组织及力学性能的影响。
实验结果表明,在灰铸铁凝固过程中施加脉冲磁场,凝固开始温度、共晶转变开始温度、凝固结束温度及凝固时间都会随脉冲磁场强度增加而提高;石墨组织尖锐的端部在脉冲磁场作用下变得圆滑;灰铸铁的抗拉强度先随磁场强度增加而增大,在1.2T时达到最大,提高27.3%,之后随磁场强度增加而降低。
在奥氏体不锈钢凝固过程中施加脉冲磁场,凝固开始温度、凝固结束温度随脉冲磁场强度增加而增大;当脉冲磁场强度增大到3.24T以上时,它们又随脉冲磁场强度增大而减小;在脉冲磁场下,奥氏体不锈钢的凝固时间明显缩短。柱状晶晶粒在脉冲磁场强度为1.1~3.0T范围内细化效果较好;抗拉强度先随磁场强度增加而增大,在1.35T~3.24T范围内基本相等,之后随磁场强度增加而降低。
根据试验结果,对脉冲磁场影响金属凝固组织的机理做了初步的探讨。通过对奥氏体不锈钢液淬试验发现,脉冲磁场可以使奥氏体不锈钢晶核发生裂变,加剧枝晶的熔断和脱落,成倍增加晶核数量,使金属组织得到明显细化。通过对液淬组织中固相率分析,进一步验证了脉冲磁场可以提高金属凝固温度的结论。