Влияние реверсных режимов МГД-перемешивания на структуру кристаллизующегося алюминиевого сплава
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2019.12.3.22Ключевые слова:
МГД-перемешивание, цилиндрический тигель, бегущее и вращающееся магнитные поля, реверсный режим, кристаллическая структура слитка, численное моделированиеАннотация
Экспериментально и численно исследовалось влияние реверсных режимов МГД-перемешивания на структуру слитка и гидродинамические процессы при кристаллизации алюминиевого сплава АК7 в цилиндрическом тигле. В результате физических экспериментов выявлено, что с ростом интенсивности вращающегося магнитного поля, вызывающего тороидальное течение металла, уменьшается размер зерна в закристаллизовавшемся слитке. Обнаружена функциональная зависимость с выраженным экстремумом между величиной зерна в структуре слитка и периодом реверсных переключений вращающегося магнитного поля. Добавление бегущего магнитного поля сначала приводит к укрупнению зерна, но с увеличением скорости полоидального течения эффект снижается. Выяснилось, что связь между размером зерна и твёрдостью слитка слабая. Для определения гидродинамических параметров, влияющих на структуру слитка в реверсном режиме МГД-перемешивания, проведено численное моделирование. Установлено существенное влияние на процессы массопереноса колебаний гидродинамических полей вследствие реверсных переключений. Энергия вертикального течения резко возрастает в интервале периода от 2 до 5 с, но в экспериментально рассмотренном интервале периода реверсных пульсаций вращающегося магнитного поля эта энергия монотонно уменьшается. Плотность кинетической энергии крупномасштабных течений и энергии турбулентных пульсаций с увеличением периода монотонно возрастают.
Скачивания
Библиографические ссылки
Великий А.Б., Казаков А.С., Филиппова В.П., Алексеев А.Г. Влияние электромагнитного перемешивания на структуру и химическую неоднородность сортовой непрерывнолитой заготовки // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2007. № 4. С. 37-40.
Борисов В.Г. Технология производства фасонных изделий из алюминиевых сплавов методом тиксоформовки. Проблемы и решения // Технология легких сплавов. 2016. № 2. С. 71-79.
Хрипченко С.Ю., Никулин Л.В., Долгих В.М., Денисов С.А. Структура и свойства полученных с применением магнитогидродинамического воздействия заготовительных слитков из алюминиево-кремниевого сплава // Цветные металлы. 2014. № 6. С. 82-86.
Denisov S., Dolgikh V., Khripchenko S., Kolesnichenko I., Nikulin L. The effect of traveling and rotating magnetic fields on the structure of aluminum alloy during its crystallization in a cylindrical crucible // Magnetohydrodynamics. 2014. Vol. 50. P. 407-422. https://doi.org/10.22364/mhd.50.4.8">https://doi.org/10.22364/mhd.50.4.8
Dardik I., Kapusta A., Mikhailovich B., Golbraikh E., Lesin S., Branover H. US Patent No. WO/2004/058433 16 December 2002.
Branover H., Golbraikh E., Kapusta A., Mikhailovich B., Dardik I., Thompson R., Lesin S., Khavkin M. On the potentialities of intensification of electromagnetic stirring of melts // Magnetohydrodynamics. 2006. Vol. 42. No. 2/3. P. 291-298.
Eckert S., Nikrityuk P.A., Räbiger D., Eckert K., Gerbeth G. Efficient melt stirring using pulse sequences of a rotating magnetic field: Part I. Flow field in a liquid metal column // Metall. and Materi. Trans. B. 2007. Vol. 38. P. 977-988. https://doi.org/10.1007/s11663-007-9096-4">https://doi.org/10.1007/s11663-007-9096-4
Willers B., Eckert S., Nikrityuk P.A., Räbiger D, Dong J., Eckert K., Gerbeth G. Efficient melt stirring using pulse sequences of a rotating magnetic field: Part II. Application to solidification of Al-Si alloys // Metall. and Materi. Trans. B. 2008. Vol. 39. P. 304-316. https://doi.org/10.1007/s11663-008-9126-x">https://doi.org/10.1007/s11663-008-9126-x
Räbiger D., Eckert S., Gerbeth G., Franke S., Czarske J. Flow structures arising from melt stirring by means of modulated rotating magnetic fields // Magnetohydrodynamics. 2012. Vol. 48. No. 1. P. 213-220.
Eckert S., Nikrityuk P.A., Willers B., Räbiger D., Shevchenko N., Neumann-Heyme H., Travnikov V., Odenbach S., Voigt A., Eckert K. Electromagnetic melt flow control during solidification of metallic alloys // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2013. Vol. 220. P. 123-137. https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-01802-7">https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-01802-7