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本文从麦克斯韦方程组出发,采用大型ANSYS有限元分析软件初步建立了电脉冲孕育处理过程中的电磁场分布数值模型。其模拟结果表明,两电极附近的磁力线分布密集,距离电极越远,磁力线分布越稀疏。表明当电流流过两极时,电极附近的熔体受电磁力作用最强,且随距离增加作用力减弱,两电极之间的中心位置电磁力作用最弱。分析表明:局域熔体的“受激”强度是距电极远近的位置函数,但在同一脉冲参数下,其场分布无明显变化。若保持双电极的相对位置不变,电脉冲处理熔池的尺寸问题实际上只取决于熔体自身的传质、传热效应。
文章利用液态金属粘度测试、高温液态X射线结构分析等方法较为系统地研究了纯铝熔体在电脉冲处理下的粘度及结构变化。高温粘度的测定结果表明,电脉冲处理的纯铝熔体粘度增大;熔体的粘度与其结构之间存在密切联系,施加电脉冲在一定程度上改变了纯铝的液态结构。液态X射线衍射实验结果表明,电脉冲处理的纯铝熔体,其结构参数如相关半径、团簇平均原子数、配位数等均比未处理的纯铝熔体有所提高。原子团相关半径从0.78nm增大到0.925nm;团簇平均原子数由119个增多到174个,配位数也由8增加到9。这表明电脉冲处理的纯铝熔体中发生了结构的转变,并向有序化转变。在纯铝熔体中施加电脉冲容易形成稳定的大尺寸团簇,从而更易达到临界形核半径,提高形核率,产生晶粒细化的效果。