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第一章 材料电磁加工技术的发展评述1

1.1 材料电磁加工技术的发展过程2

1.2 金属在电磁场中的凝固3

1.2.1 金属在电流作用下的凝固3

1.2.2 金属在稳恒磁场中的凝固4

1.2.3 金属在磁场＋电流复合场中的凝固7

1.2.4 金属在交变磁场中的凝固9

1.2.5 金属在脉中磁场中的凝固13

1.3 定向凝固技术13

1.3.1 定向凝固的起源与发展13

1.3.2 定向凝固的工艺与特点14

1.3.3 电磁场作用下合金的定向凝固研究17

1.4 本课题研究目的及选题意义19

第二章 实验思路及方案总体设计21

2.1 实验内容21

2.2 实验思路22

2.3 实验设备23

2.3.1 高压脉冲电源23

2.3.2 强脉冲磁场凝固实验台23

2.3.3 EMV单向凝固实验台25

第三章 脉冲磁场下纯铝凝固组织细化和凝固特性研究29

3.1 引言29

3.2 材料选择及实验方案30

3.2.1 材料选择30

3.2.2 实验方案30

3.3 脉冲磁场处理时段的确定31

3.3.1 脉冲磁场孕育处理技术32

3.3.2 脉冲磁场凝固处理技术32

3.3.3 脉冲磁场全程处理技术32

3.4 脉冲磁场参数的选择33

3.5 不同技术条件下的组织演化及分析35

3.5.1 脉冲磁场孕育处理技术条件下的组织演化35

3.5.2 脉冲磁场凝固处理技术条件下的组织演化36

3.5.3 脉冲磁场全程处理技术条件下的组织演化39

3.6 脉冲频率对纯铝凝固组织的影响41

3.7 脉冲磁场作用下纯铝凝固特性的分析42

3.7.1 脉冲磁场对纯铝凝固温度的影响分析43

3.7.2 脉冲磁场对纯铝凝固时间的影响分析51

3.8 液态金属原子的“脉冲磁聚”模型53

3.9 脉冲磁场对纯铝温度场的影响分析55

3.10 小结60

第四章 脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固组织及凝固特性的影响研究62

4.1 引言62

4.2 实验材料62

4.3 脉冲磁场对常规凝固条件下奥氏体不锈钢凝固组织的影响65

4.3.1 实验方案65

4.3.2 脉冲磁场参数选择65

4.3.3 脉冲磁场下奥氏体不锈钢宏观凝固组织的演化分析66

4.3.4 脉冲磁场下奥氏体不锈钢微观凝固组织的转化分析69

4.4 脉冲磁场对近平衡凝固条件下奥氏体不锈钢凝固组织的影响72

4.4.1 实验方案74

4.4.2 近平衡凝固条件下的组织演化分析77

4.5 脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢液淬组织分析78

4.5.1 实验目的78

4.5.2 实验方案78

4.5.3 液淬组织及晶体“磁致增殖”模型80

4.6 脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固时间的影响分析81

4.7 脉冲磁场对奥氏体不锈钢液固转变温度的影响86

4.8 脉冲磁场对奥氏体不锈钢残留铁素体含量的影响87

4.9 小结90

第五章 脉冲磁场下奥氏体不锈钢的定向凝固91

5.1 引言91

5.2 实验材料及试棒制备91

5.3 实验方案92

5.4 固液界面位置的确定和冷却屏蔽圈的应用92

5.5 温度梯度G的测定93

5.6 奥氏体不锈钢定向凝固组织特征94

5.6.1 奥氏体不锈钢定向凝固组织的生长稳定性94

5.6.2 不同脉冲磁场强度下奥氏体不锈钢定向凝固组织特征96

5.7 脉冲磁场下奥氏体不锈钢固液界面的稳定性99

5.7.1 未施加脉冲磁场时的固液界面形态99

5.7.2 施加不同强度脉冲磁场时的固液界面形态103

5.8 脉冲磁场对固液界面形态的影响机制——磁致成分过冷106

5.9 脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固过程的影响110

5.10 小结114

第六章 脉冲磁场对金属凝固动力学参数的影响115

6.1 脉冲磁场对形核功和临界晶核半径的影响机制115

6.2 脉冲磁场对形核速率的影响117

6.3 小结120

第七章 结论122

参考文献125

攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利144

致谢145