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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