旋转磁场对纯铜凝固组织影响研究(2)
2.1实验材料.5
2.2实验方案.5
2.2.1旋转磁场装置的设计与制造.5
2.2.2浇注温度对纯铜凝固组织的影响.5
2.2.3磁场强度对纯铜凝固组织的影响.5
2.2.4磁场搅拌时间对纯铜凝固组织的影响.5
2.3试验设备.6
2.3.1高温电炉.6
2.3.2旋转磁场装置.7
2.3.3金相切割机.7
2.3.4金相抛光机.8
2.3.5金相显微镜.8
2.3.6布氏硬度计.9
2.4试验过程.9
2.4.1纯铜的熔炼.9
2.4.1试样的研磨和抛光.11
2.4.2试样的浸蚀.11
2.4.3金相显微镜观察.11
2.4.4表面硬度的测试.12
3.实验结果及分析讨论.13
3.1旋转磁场装置设计和制造13
3.2不同磁场励磁电压对纯铜表面硬度的影响.14
3.3浇注温度和搅拌时间对纯铜宏观组织变化的影响.16
3.4旋转磁场强度对纯铜宏观组织变化的影响.19
4.结论.23
致谢24
参考文献25
1.前言
1.1旋转磁场简介 旋转磁场是磁感应矢量在空间以固定频率旋转的一种磁场。因其沿定、转子铁心圆柱面不断旋转而得名。通常三相交流电机的定子都有对称的三相绕组定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋转，因此称为旋转磁场。 1.2旋转磁场的基本原理 三相异步电动机采用的是对称的三相交流电和对称的三相定子绕组。当对称的三相交流电通过对称的三相定子绕组时，如果正弦交流电变化一个周期，那么在三相定子绕组周围就会产生一个随时间旋转的磁场，这就是旋转磁场的基本原理。
1.3旋转磁场的产生 如图 1.1 表示最简单的三相定子绕组 AX、BY、CZ，它们在空间上按互差120°的规律对称排列，并接成星形与三相电源 U、V、W 相连。则三相定子绕组便通过三相对称电流随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场。 图 1.1三相定子绕组 1.4旋转磁场对金属凝固组织的影响 1.4.1旋转磁场对 Al-Cu 合金凝固组织的影响 李霞，杨效田[1]利用旋转磁场对Al-Cu合金凝固组织的影响进行研究，研究结果表明旋转磁场能明显改变合金的结晶行为，细化凝固组织；通过抑制粗大树枝的形成或破碎凝固过程中已形成的树枝晶晶粒， 使凝固组织呈非树枝晶组织， 呈近等轴晶颗粒，而且分布较均匀，晶间距也明显减小；旋转磁场的电磁搅拌作用加速了熔体的散热，使合金凝固的温度区间明显缩短。在其凝固过程中，旋转磁场产生的力场是这些行为产生的重要机理。
1.4.2旋转磁场对 Sn-Bi合金凝固组织的影响 朱建华，陈长乐，陈钊[2] 研究了Sn-Bi 合金在不同凝固阶段施加旋转磁场对凝固组织的影响， 分析了旋转磁场对各凝固组织的影响规律及细化作用。试验结果表明， 对于 Sn-55Bi 亚共晶合金， 旋转磁场对组织的影响主要是在初生相生成时产生的， 所以β 相处理效果接近于全程处理， 初生 Sn 相被球化， 呈颗粒状均匀分布在基体上;对于常规条件下重力偏析严重的 Sn-65Bi 过共晶合金， 某个阶段的处理不能消除重力偏析， 只有全程处理才能完全消除偏析， 得到分布均匀的组织。
1.4.3旋转磁场对 Pb-Sn 合金凝固组织的影响 孟晓华，陈长乐，洪振宇[3] 对比研究了常规条件下和旋转磁场条件下Pb-50%Sn，Pb-58%Sn 亚共晶合金和 Pb-64%Sn，Pb-68%Sn 过共晶合金凝固组织的形貌特征，发现旋转磁场具有消除宏观偏析、碎断和细化枝晶、加快固液界面的溶质扩散速度以及在合金中产生团状组织等作用。分析认为宏观偏析的消除、枝晶 的碎断和细化以及溶质扩散速度的增大主要是由旋转磁场引起的熔体内部复杂流动导致的， 而团状组织的出现主要是由熔体流动引起的浓度场和温度场均匀化导致的。
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