合金熔体在多通道分离器中电磁分离的实验研究

摘要

本文针对高频电磁场对处于垂直、倾斜和水平状态下的(Al-Si)合金熔体中的硅相从合金熔体中的电磁分离过程进行了实验研究。主要的研究内容是：在高频磁场中，各种工艺过程参数如合金成分，分离器管径，磁场强度，磁场作用时间，合金熔体在磁场中的倾角状态，单管和管束分离器，静态及合金熔体处于流动状态等对电磁分离效果的影响进行了实验研究。此外，还对在低频和高频电磁场作用下，在(Al-Si)、(Al-Si-Fe)合金熔体中具有磁性的析出相的电磁分离的趋势进行了实验研究。取得了如下的主要研究成果： 1．在保证分离器半径(α)与集肤层深度(δ)的比值α/δ=2-3的条件下，电源功率和磁场作用时间的优化配合，不仅使电磁压力及感应加热效应得到较好的配合，而且可有效地消除二次扰流所带来的不利影响，有助于高频电磁分离效率的提高。 2．在保证α/δ=2-3的前提下，采用管束分离器，在过程参数优化组合的高频电磁场作用下，无论合金熔体处于垂直、倾斜或水平状态下，无论合金熔体处于静置或流动均可获得好的电磁分离效果，解决了电磁分离效果与合金熔体处理量之间存在的矛盾，这为高频电磁分离的实际应用提供了依据。 3．合金熔体中，磁性析出相粒子在高频电磁场作用下呈现向熔体试样边缘迁移的趋势，而在低频电磁场中则有向熔体内部迁移的趋势。因此，采用高频电磁场进行电磁分离不仅可使无磁性的氧化夹杂粒子而且可使具有磁性的夹杂粒子向熔体试样边缘迁移，进而使合金熔体得到净化。 4．应用高频电磁分离技术的基本原理，为制备梯度功能材料提供一个新的途径。 本文对在交变电磁场作用下进行凝固时析出相所受到的电磁力进行了分析与讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

第2章影响高频电磁分离的因素

2.1交变磁场电磁分离的基本原理

2.2影响交变磁场电磁分离效率因素分析

2.2.1 a/δ的比值与电磁分离效率的相互关系

2.2.2电磁场作用时间对分离效率的影响

2.2.3磁感应强度对电磁分离效率的影响

2.3.4分离器界面形状对分离效率的影响

2.4电磁分离方法研究中存在的问题

2.5本文主要研究内容

第3章研究内容和实验设备、材料与实验研究方法

3.1高频电磁分离实验装置

3.2 工频磁场实验装置

3.3合金属的选定

3.4空载线圈中沿轴向和径向分布磁感应强度的测试

3.5电磁分离试样的处理

3.5.1试样的截取

3.5.2试样的镶嵌，磨光，抛光，腐蚀和金相分析

第4章高频磁场对(Al-Si)合金熔体硅相电磁分离影响的试验研究

4.1实验条件和实验程序

4.1.1实验条件

4.1.2实验程序

4.2分离器管径对电磁分离效果的影响

4.3磁感应强度对硅相电磁分离效果的影响

4.4磁场作用时间对合金熔体中硅相电磁场分离效果的影响

4.5不同成分(Al-Si)合金熔体的电磁分离效果

4.6本章小结

第5章高频电磁分离技术中并联多通道分离器应用的实验研究

5.1在高频电磁场作用下，垂直并联三通道分离器的电磁分离效果

5.2并联管束在垂直静态下电磁分离的实验结果

5.3高频磁场对倾斜静置铝合金熔体中非金属夹杂物电磁分离效果

5.4高频磁场对水平静置铝合金熔体中非金属夹杂物的电磁分离效果

5.4.1单通道分离器在水平放置合金熔体处于静态时的电磁分离效果

5.4.2管束水平静态的电磁分离实验结果

5.5高频磁场对水平放置铝合金液处于流动状态下非金属夹杂物的电磁分离效果

5.5.1管束水平动态连续电磁分离净化装置

5.5.2管束水平动态的电磁分离实验结果

5.6本章小结

第6章交流磁场对铝合金液中磁性粒子的电磁分离实验研究

6.1实验方法

6.2 Al-3%Fe合金中初生富铁相的高频电磁分离

6.3Al-18%Si-3%Fe合金中初生硅和初生富铁相的高频电磁分离

6.4 Al-3%Fe合金中初生富铁相的工频交流电磁分离

6.5本章小结

第7章分析与讨论

7.1关于高频电磁分离与净化过程参数优化配合的分析与讨论

7.2合金液在交变电磁场作用下进行凝固时析出相所受到的电磁力的分析与讨论

7.2.1 Lorentz电磁力

7.2.2磁化力

第8章结论与展望

8.1主要结论

8.2今后工作及展望

8.2.1高频磁场净化技术在工业中的应用

8.2.2电磁力场在金属基复合材料及梯度功能材料制备过程中的应用

参考文献

致谢

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