金属材料电磁处理过程中电磁力效应的研究

摘要

研究金属材料中的电磁力是了解电磁场与材料相互作用的基础,本文对脉冲电流所产生的电磁力在裂纹止裂及金属凝固技术中的作用进行了研究.根据电磁场理论,研究了脉冲电流对导电薄板中裂纹的作用.通过对金属表面所受电场力的分析,推得了导电薄板内裂纹边缘附近电场力的表达式.通过确定裂纹尖端附近的磁场,得出了裂纹尖端附近的电磁应力表达式.最后对裂纹尖端的电磁应力进行了计算,当电流密度为10<'3>~10<'4>A/mm<'2>的数量级时,裂纹尖端的电磁应力表现为指向金属内部的压应力,其数值可达数兆帕到数百兆帕.因此,电磁应力具有使裂纹尖端扩展的趋势,在研究裂纹止裂问题上,其影响不容忽视.根据经典的形核理论及脉冲电流对凝固组织的作用机理,讨论了过冷度的变化对形核率的影响,分析了电流产生的电磁力效应及焦耳热效应对过冷度的影响,建立了电流与过冷度的关系式,进而得出脉冲电流作用下晶粒细化的可能作用机制.运用该机制,一些已有的实验结果得到了很好的解释.

目录

文摘

英文文摘

第一章：绪论

1.1材料电磁处理的背景及分类

1.1.1电磁冶金的命名及其产生背景

1.1.2材料电磁处理的功能分类

1.1.3材料电磁处理工艺分类

1.2电流在材料制备和加工过程中的应用现状

1.2.1电流在金属凝固过程中的应用

1.2.2脉冲电流在其他方面的应用

1.3本文研究的目的、意义和主要研究的问题

第二章：导电薄板内裂纹尖端附近电磁应力的研究

2.1电磁热裂纹止裂的理论研究近况

2.2电磁应力对导电薄板中半开裂纹的影响研究

2.2.1金属表面的电场力

2.2.2导电薄板内裂纹边缘附近的电场力

2.2.3导电薄板内裂纹尖端附近的磁场应力

2.3导电薄板内裂纹尖端附近的电磁应力

2.3.1计算分析

2.3.2讨论

2.4小结

第三章：电磁力对形核率影响机制的探讨

3.1经典形核理论

3.1.1相变驱动力

3.1.2均匀形核

3.1.3非均匀形核

3.1.4影响形核率的主要因素

3.2脉冲电流对形核率的影响

3.2.1脉冲电流对凝固组织的作用机理

3.2.2电磁力对过冷度的影响

3.2.3焦耳热对过冷度的影响

3.2.4电流作用下凝固组织的过冷度

3.3小结

结论

参考文献

个人简历及在学期间的研究成果和发表的学术论文

致谢