автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Влияние сильных магнитных полей на затвердевание металлических расплавов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И < ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСЯЮГО ЗНАМЕНИ ' ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи • УДК. 669.18-154-868

АРШО Марк Енеси

ВЛИЯНИЕ СИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ. ПОЛЕЙ НА ЗАТВЕРДЕВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

Специальность 05.16.02 -■ "Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена-на кафедре "Металлургии стали" Московского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового. Красного Знамени института стали и сплавов и на базе Института Физики Латвийской Академии Наук.

Научный руководитель:

академик Инженерной Академии РФ, доктор технических наук, профессор ВИШКАРЕЗ А.Ф.

Научный консультант:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ВЕРТЕ Л.А. .

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук АРСЕНТЬЕВ П.П. кандидат технических наук ПЕРЕВАЛОВ H.H.

Ведущее предприятие:

Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина

Змита состоится * OS п Марта 199 ^ г. в /S часов на заседании специализированного совета по присуждению ученых степеней в области металлургии Черных металлов КЧ053-08-01 Московского института стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Московского института стали и сплавов.

Автореферат'разослан 9 О'" 02. 199 с/ г.

Справки по .телефону: 236-82-17

Ученый секретарь специализированного совета, профессор

И.Ф.КУРЛКЗВ

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

Актуальность работы; Одним из требованием к стали и другим видам сплавов в настоящее время является понижение содержания примесей по всему объему металла. Специальные требования к металлу по качеству /однородное строение металла, . характеризующееся наличием определенных, одинаковых по всему объему механических и физических свойств и отсутствием сегре-. гедил я.значительных дефектов/, а также обеспечение экономии при его производстве, влекут за собой-необходимость изучения . существующих и разработку перспективных Технологий производства металла.

■ Дяя того, чтобы получить однородный, качественный по структуре и свойствам металл, при его производстве принимает* такие меры-, как уменьшение содержания вредных примесей, добавка других примесей для легирования и модифицирования," меры по'. исключению сегрегации примесей.

' Все перечисленные меры /кроме последней/ широко применя-. ются в современной металлургии, но требуемого качества металла этим путем не всегда удается достичь, поэтому потаилась • необходимость тщательного изучения процессов сегрегации примесей в ртали.

Многие методы глубокого рафинирования стали достаточно • изучены. (Однако, при кристаллизацйи расплава за счет сегрегации элементов сплава возникает большая неоднородность по прк-ме.сятд и, ¡в результате, в отдельных зонах обогащение металла примесями. Поэтому Возникает весьма актуальная задача о максимальном подавлении сегрегации элементов, в затвердевающем расплаве. .

Цель иаботк заключалась в разработке физико-математической модели, описывающей затвердевание сплавов в зависимости от его йнтенсивности .и кетодикл определения влияния магнитных полей различной интенсивности на распределение компонентов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика определения влияния магнитных полей различной интенсивности на распределение компонентов при затвердевании бинарных сплавов;

- экспериментально установлено, что с повышением интенсивности магнитного поля степень неоднородности снижается и при интенсивности* более 2-3 Т характер распределения компонентов близок .к равномерному;_

- разработана физико-математическая модель, описывающая затвердевание сплавов в магнитном поле в зависимости от его интенсивности.

Практическая значимость работы заключается в том, что показана возможность практически полного подавления процессов сегрегации при затвердевании в сильных магнитных полях, что монет быть перспективным при производстве сшгавов специального назначения с 'высоким уровнем однородности свойств.

' Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы- доложены на конференции "Тринадцатое , рижское совещание по магнитной гидродинамике" /г.Рига 22-24 мая 1990 г./, на кафедре "Металлургии стали" МИСиС и опубликованы в двух статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, .етырех глав,-списка литературы /89 наименований/, изложена на 144 страницах машинописного текста, включает в себя 20 рисунков, 6 таблиц и 3 приложения.

s

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

1. Анализ литературных данных и механизма воздействия электромагнитного поля на кристаллизующийся расплав позволил построить модель, учитывающую влияние индукции магнитного поля /В/ на коэффициент диффузии /D/ в об:цепринятое уравнении /1/ с последующ« применением его в основном уравнении по модели /2/:

( 1 - Ко — RXi * , ,

с..ес0 (i + —-а-е D~) /17

! о .

где С0> - исходная концентрация, примеси в'расплаве, % ;

Cj : - концентрация примеси расплава в точке j при затвердевании, % ; К0 - коэффициент распределения прикеси; R - скорость перемещения фронта кристаллизации; • D - коэффициент диффузии. '

Cmhd / î - к_ __rxt ч '

i' = С<5 ( 1 +-Г"^® D/(1 + КтвЩ-) / 2 /

о

. * f

где DfîHQ = D/ С1 + Kj^jB4/3 ) г коэффициент диффузии при

наличии магнитного поля;

Ы =

К„Т

■ ■ - коэффициент, учитываххций" влияние массо-. и теплопереноса и силы тякести на степень сегрегации примеси при взаимодействии магнитного поля на кри^тллизукь^ дайся расплав Ка = [ —■

I, = <3' - характерный размер, и; '.

- ускорение свободного падения, \к/.<? ;': АТ - разность температур, вызывающая конвекцию,/К ;

Т - температура расплава, К ; •

МНР

С| - концентрация примеси расплава в точке 1 при наложении магнитного поля, % ;

В — индукция магнитного поля, Т.

Торможение движения частиц (ионов)расплава цри воздействии с электромагнитной силой индукции магнитного поля повышает вязкость расплава, чем больше > тем сильнее идет процесс подавления конвективного потока расплава, вызываемого разностью температур. В этом случае произведение Ку и В увеличивается и, следовательно, уменьшается значение коэффициента диффузии при наличии поля. ' .

. Окончательно рассчитана степень сегрегации по известной формуле /3/:

Пр~ °МНР" х 100* /3/

• -Ш1П

°МНО

тдв С™х0 максимальная концентрация примеси расплава в точке ¡. при наложении магнитного поля, % ; ^йЛНО ~ минимальная, концентрация примеси, % ;

Г|Р- расчетная величина ■ степени сегрегации г-ого . элемента данного сшгава по модели, %.

2.1. Влияние магнитных полей на процессы крксгаллизащ&г учтено на основе следующих предположений: .

2.1.1. При затвердевании расплава в магни ых полях .-существует МГДгвоздёйствие на скоростные структуры и гидравлическое сопротивление течений по эффекту "гашения" /подавле-• ккя/ трублентностп.' Понятием "гашение трублентности магнитным полем" называется эффект Гартмаяа, который приводит к уменьшению перепада давления с ростом поля. Чтобы оценить вклад

поля в сопротивление потока, по выражению для коэффициента сопротивления X при ламинарном течрнии в отсутствии поля:

•"/4/

Ло Re

и при 3 4 О

\ 2F!a2th?a __ Ч»?. ■ /5/

л - Re/Ha- thKa/ "Re

где Re - число Рейяольдса, ^

На - число Гартмана /На = BQ L0 ) /» определя-

ющее порядок отношения электромагнитных и вязких сил;

BQ - индукция внешнего магнитного поля, Т ; |_ э - характерный размер, м; ¿ - электрическая проводимость металла, См; динамическая вязкость расплава. Па с ; 2// - кинематическая вязкость расплава, и^с-*; • 2 - плотность расплава или металла, vr/i?.

По уравнению /4/ потери ла трение определяются только числом Рейнольдса и пропорциональны первой степени скорости*, во втором случае /5/ они зависят не только от скорости, но и от интенсивности приложенного поля. Они пропорциональны первой степени числа Гартмана, -

2.1Т2. Для оценки величины коэффициента диффузии D использовалась формула Стокса-ЗйнлтеЯка:

• Ъ\-кт/(6л2г) /5/

гда k ■ постоянная Больцмана, Дж/К ;

/V4

Г - эффективный радиус частицы, м; ' ^ - динамическая вязкость. Па с ;

Т - температура частицы, К ; При постоянных значениях Г и Т

£) в СопЫъпб^ ^ в^ 0уОе'СотЮпб 7 ? /

Следовательно, при наличии магнитного поля, подавление конвективного потока приведет к повышению вязкости и уменьшению коэффициента'диффузии.

Скорость диффузионных стадий процессов значительно зависит от скорости движения жидких и газообразных фаз. При наличии магнитного поля отсутствует перемешивание фаз и молеку- • лярная диффузия ьешества определяется первым законом Фика:

где ГТ)1- масса вещества I , кг /кмоль/;

. СI'.- концентрация вещества £ , кг/м^ /кмоль/м^/; £ - время диффузии в направлении х, с; ^ - ловерхность перпендикулярная направлению диффузионного потока, м^; г~Г~~ .г градиент концентраций, кг/м4 /кмоль/м4/.

Поскольку значение О весьма мало и.значение

с/гя;_^ с/(Г4'

можно считать, .что при наличии поля -—^ ■ что и- • является одной из гипотез улучшения однородности расплава по мере увеличения напряженности поля при кристаллизации. Кривая 5'на рис.1" соответствует данному условию и под. зеркдается расчетными данными разработанной модели в этой работе.

2.1.3. Характер движения яидкого металла зависит от природы электромагнитной силы. Если сила потенциальна, т.е. ГО£/е= 0, то движение жидкости будет безвихревым, т.е.

дела фаз

Рис.}[ . Распределение концентрации примеси вдоль образца, за- » кристаллизовавшегося в различных условиях:

1 - Полная диффузия в твердой и жидкой фазах, /

2 - Только диффузионное перемешивание, / / 3" - Полное перемешивание в жидкой $азэ, / К^ = К0 /

4 - Частичное перемешивание в жидкой фазе, /Кд^^А+К^ 5- Магнитное замораживание расплава, /К^—<*=Л/

ГйЬ 1Г * 0. Поскольку использованная экспериментальная установка допускает такое условие, уожно сделать предположение о ламинарном течении б модели. Для ламинарного течения уравнение динамики движения вязкой жидкости Навье-Стокса имеет вид:

ч

~~ + У**} -ум+ 2

/9/

Правая часть внракенкя■включает следующие силы: результирующую силу давления, силу тякести, вязкую и электромагнитную силы; Левая часть.зыратлет силы инерции, действующие на элементарный объем жидкости, принятый за единичный.

Если учитывать тепловую форму энергии и переходы в нее других видов энергии, тогда увеличение количества тепла за единицу времени в элементарном объеме ^^— состоит из

.тепла, приносимого в данный объем протекающим через него потоком жидкости 1/\7 Т/; из тепла, приносимого за счет теплопроводности из тепла, получающееся из энергии механического движения из7эа вязкого трения в жидкости и из джоулева тепла. Таким образом, уравнение тепловой энергии в системе уравнений магнитной гидродинамики имеет вид:

■ ш

где - мощность, затрачиваемая на джоулево тепло;

И//7*"" работа сил трения;

* I - механический эквивалент теплоты;

Д - коэффициент теплопроводности.

Магнятогидродинамическое уравнение в симметрическом виде имеет разницу в энергии ДЕ /кинетическая и магнитная энергии/ в зависимости от напряженности поля Н по следующему выражению:

и

2 8Я"

где V - скорость движения частица среды.

2.2. Влияние магнитных полей объясняется дополнительной энергией, передаваемой молекулам твердой и жидкой фаз на границе затвердевания, которая изменяет энергию активации молекул , повышает вязкость среды и направленность тегуюотЕода. .

Подавляя.конвективное перемешивание металла,-постоянное магнитное поле снижает интенсивность тепломассепереноса-в жидкой фазе'затвердевающей отливки, что в условиях интенсивного направленного теплоотвода способствует уменьшению ликвации и развитию транскртгсталлизации /вплоть до затвердевания отл:геок • в виде монокристалла/.

Для оценки скорости передвижения фронта кристаллизации ' расплава по разработанной модели рассчитаны значения .критерия. Био. По расчетам выбраяпых для данной работы сплавоз процесс затвердевания протекает с больпой интенсивностью теплообмена, где величины Био находятся в интервале — 5< 31 <10. Подробно это было рассмотрено в четвертом разделе работы.

3. Основное экспериментальное исследование выполнено на базе Института Физики Латвийской Академии Наук в Риге. 3 экспериментах использован'соленоид со сверхпроводящей обмоткой, способный создавать однородное постоянное поле с величиной магнитной индукции до 5 Т.'Установка состоит из двух частей: . 1 - питающий резервуар или питатель с N2 я Не охлаядазиих " жидкостей, и 2 - криостат с соленоидом со сверхпроводящей 'об' моткой. Подвижность и перемещение магнита и стойки установки в соответствии с линией магнитной индукции во все положения . обеспечивает однородность полей. Диаметр рабочего, объема сос-

. тазляет 0,32 м. Обмотки соленоида длиной 0,64 м расположены нй 0,3 1; длины центрального района рабочего объёма. Максимальная йнтенсивяость поет в центре равна 5,Со Т с 816 А тока и потенциальной энергией 1,33 МДя. .

К соаалеяиэ, кг этой существующей установке нельзя осуществить высокотемпературную плазку. Поэто:.:/ для проведения экспериментов были кспользозанн низкотемпературные сплавы.

3.1. В качестве исследуемых выбраны различные сплавы с .ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Анализ диаграмм состояния позволил выбрать в качестве модельных сплавов: 90% висмута - 10% олова /& 1/ и 80$ висмута - ' '20^ олова'2/ /заэвтектические сплавы в системе "висмут-олово"/; 40% висмута - 60# олова /а 3/ и 20$ висмута - 80£ олова /И' 4/ /доэьтектические'сплавы в системе "висмут-олово"/; и 15% свинца - 85% олова /& 5/ и 22% свинца -78% олова /Л 6/ /доэвтекткчеекке сплагы в системе "свинец-олово"/.

Предварительно перед основным экспериментом рассмг -рива- • . ли- различный характер влияния скорости охлаждения на сплавах выбранных систем, которые отвечают качественным характеристикам распределения-элементов сплавов. Тарировочные кривые по средним интегральным значениям полученным в микроанализаторе "»1601" .были'построены дгш определения содержания элементов, в основном эксперименте.

3.2. Использованные в экспериментах сплавы /№ 1-6/ общей маейой 50 г." расплавлялись, в керамических тиглях я в них жё помещались внутрь соленоида. Вектор индукции магнитного поля . был направлен горизонтально, т.е. перпендикулярно осям тиглей. Последние выдерживались внутри 'соленоида до полного затвердевания расплава при различных величинах магнитной индукции: фок

/при выключенном соленоиде/: 0,035 ; 0,083 ; 0,47 ; 1,34 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 Т. Текплеты, вырезанные из сл:;ткоз, исследовались рентгеноспектралъным методом анализа ка микроалализа-торе ¿УЛ - 5СА.

Коотентрацки компонентов з образцах до травления З^-ннм водным раствором азотной кислоты определялись по .

Образцы не травились для избежания изменения состава поверхностного слоя. После УРА их травили для выявления микроструктур. Полученные результаты для 2-х сплавов представлены.в ' таблице 1. В качестве примера на рис.2 представлены кривые распределения элементов одного- из. сплавов /Л 2/ по сечениям образцов при различных значениях индукции магнитного поля. Остальные кривые можно посмотреть в приложении 3 работы.

4. По расчетам разработанной модели была построена зависимость степени сегрегации элементов сплава от индукции маг-". 1 нитного поля /пример для одного из Сплавов приведен па рис.3/. Сравнивая расчетные данные с-экспериментальными очевидно, что по мере увеличения индукции магнитного поля улучшается однородность сплава и уменьшается степень сегрегации элементов ' расплава.. . . ' •

4.1. Анализ прозбденных экспериментов /подготовительные эксперименты в муфельной печи в ШСиС и основные эксперименты в МГД-уст&новке в г.Ригё/' показали целесообразность введения метода "электромагнитное замораживание" в производство сплавов со следующими результатами:

4.1.1. При различных условиях охлаждения'существует сегрегация элементов сплавов с определенным характером. Дате в воде, где охлаждение сплава-происходит быстрее, чем при'закрытом окне муфельной печи и в воздухе, 'накопление примеси

Точка 'анализа

Магнитная индукция

1./ 0,0 Г/

!

2. / 0,035 Т /

3. / 0,083 Т /

4. / 0,47 Т /

Край . •Середина . Центр Край Середина Цэнтр

80$ висмута - 20% олова 1555 св **ша - 85? олоъа

- - 0,909

0,613 1,741 . 0,545 0,553 1,975

1,029 0,930 0,809 , 1,095 0,978 0,899

± 0,416 "+ 0,021 ± 0,932 + 0,550 + 0,425 ± 1,078

0,702 1^047 1^567 ' 0,515 0,873 1,659

1,089 0,956 0,828 1,040 1,014 0,978

± 0,387 ±0,081 ± 0,739 + 0,525 ■ ± 0,141 ± 0,681

0,838 1,191 1",465 0,831 0,731 1,749

1,082 1,029 0,876 1,025 1,040 0,964

± 0,244- + 0,162 ± 0,589 + 0,194 +0,309 ± 0,785

0,945 1,114 1,338 0,855 0,818 1,290

1,065 0,948 __ 0,905 1,052 0,992 _ 0,953

±0,120 ± 0,166 ± 0,433 ± 0,197 ± 0,174 ± 0,337

5"

£

Примечание: Числитель - .соотношение содержания олова и знаменатель - висмут к исходным /слева/;

• Числитель -'соотношение содержания свинца и знаменатель - олово к исходным /справа/.

Точка анализа

йагнитная индукция

5. / 1,34 Т /

6. / 2,0 Т /

7. / 3,0 Т /

8. / 4,0 Т /

1~ - Край ---------------—-------- Середина ! Центр КраЯ ---------- Середина г------ • Т Центр I

8С$ висмута - 20$ олова 15$ свинца - 85$ олова

1,072 | 1,133 1,117 0,945 0,917 1,100 |

1,042 0,989 0,948 1,018 0,997 1,028 (

± 0,030 ± 0,144 ± 0,169 + 0,073 ± 0,080 ± 0,072

1,041 0,918 1,150 0,903 1,055 0,981 1

1,и18 0,918 0,944 0,997 1,001 0,991 !

± 0,023 ■± 0,000 ± 0,206 ± 0,094 ± 0.054 ± 0,010 {

0,995 .1,057 1,022 0,939 0,923 0,941 \

1,019 1,027 0,977 1,010 1,004 0,986

± 0,024 + 0,030 ± 0,045 ± 0,071 + 0,081 + 0,045

1,028 1,036 , 1.028 0,896 0,861 0,939

1,012 0,970, " 0,983 1,000 0,983 0,985

+ 0,014.. + 0,066 + 0,045 ± 0,104 + 0,122 + 0,046

Примечание: Числитель - соотношение содержания олова и

р &

В да

.знаменатель - висмут к исходным /елевя/;

(Я

Числитель - соотношение содержания свинца и знаменатель олово к исходным /справа/.

0,6-

Рис.2

КРАЙ

СЕРЕДИНА .

ЦЕНТР

^ео^о Рис.2

Б»60*»20 & 1,34 Т

Рис.2

С/С( ,1.2-1.11.0

КРАЙ

СЕРВДЖА

ЦЕНТР

V*

200

150 -

'100-

50—

,0,083

^-Ч-1—ь

0,47 1 1,34 2

В, Т

0,035

Рйс.З Зависимость степени сегрегации олова / ? / в сплаве "905? висмута - 10£ олова" от индукции магнитного поля / В /: Р - расчетлив я Э - экспериментальна« данные.

/олова/ в центре для сплава 70$ висмута ~ 30$ олова /№ 7/ сос- ■ тавляет 12,505? и степень сегрегации олова и висмута составляет 41,81$ и 14,93/5 соответственно. Важно отметить, что сегрегация элемента меньшего содержания элементов /примеси/ в сплаве гораздо больше сегрегации основных элементов сплавов, например, сегрегация примеси в сплавах ИЗ и й4 примерно в 100 раз больше чем сегрегация основного элемента при В <= 0. Поэтому в работе большее внимание сосредоточено на явлении сегрегации примесей сплавов.

4.1.2. Наблюдалось интересное влияние состава сплава на степень сегрегации элементов сплавов: степень сегрегации заэв-тектических сплавов /»1, Л2 и №7/ больше, чем значение степени сегрегации доэвтектических сплавов /КЗ, №4 и 30$ висмута -70$ олова Д8// в два раза и выше в системе Bí -Sí! • Степень сегрегации висмута в сплавах №1-4 увеличивается по мере ого уменьшения в них, например, она составляет 17,08$, 27,17$, 64,33$ и 85,32$ в сплавах М-4 соответственно.

4.1.3. По мере увеличения радиуса слитка к центру увеличивается накопление элемента меньшего процента сплава /приме- • си/ и оно уменьшается и приближается к уравнивании по мере увеличения индукции магнитного поля /см.приложение 3 основной работы/. Например, соотношение сегрегации олова края к середине слитг.а /К/С/ и края к центру слитка /К/Ц/ для сплавов М.

и №2 при В = 0 составляет примерно 1:0,5, а при В * 4 Т оно составляет почти 1:1.

4.1.4. При присутствии магнитного поля степень сегрегации элементов явно снижается по мере его увеличения. Это явление подтверждается уравнением 2. Например, при увеличении магнитного поля с В = 0,035" Т до В = 0,47 Т понижение степени сегрегации примеси сплава составляет 59="81$ в зависимости

от состава данного сплава. При сильном магнитном поле, например В = 3 Т, это понижение существенно увеличивается /до 90% и более/. Снижение степени сегрегации в РЬ^Эпдз при В = ЗТ составляет 99,26?, а для олова в ^дцвпзо составляет 96,615?.

5. Влияние индукции магнитного поля /В/ сказывается на коэффициенте диффузии /й/ в общепринятом уравнении 1 из которого следует окончательное уравнение по модели 2. При усилении магнитного поля сильно уменьшается коэффициент диффузии, и, следовательно, это влияет на эффективный коэффициент рас-, пределения элементов расплава Ддфф/. который стремится к единице /см.рис.1/ и в итоге улучшается степенг однородности металла.

5,1. Полученные структуры шлифов также говорят о благо-' приятном влиянии магнитного поля на получение однородного распределения примеси ^ слитках.. Распределение примеси при ' В »= 0 гораздо хуже чем при присутствии поля. Размер. первичных кристаллов уменьшается с увеличением индукции магнитного поля для всех исследуемых составов сплавов. Оценка размеров кристаллов приводилась на оптическом микроскопе МШ-8 при увеличении 500 и 1000 с фактическим замером размера кристалла системы "висмут - олово":

В, Т Средний размер кристаллов, мкм

5,2. По проведенным статистическим расчетам по диаграмме контроля - "X - В диаграмма" можно считать, что метод "маг-

4 3 2

0,7 - 0,8 1,8 - 2,0 2,8 - 3,0 4,0 - 4,2 5,0 - 5,3

1,34 О

нитное замораживание" служит средством подавления сегрегации примесей в расплавах, хотя о способности этого метода можно судить при заданных пределах степени сегрегации примесей и в зависимости от ту Чуемых механических и физических свойств и назначения металла.

Однако по полученным экспериментальным и расчетным данным можно сказать, что метод "магнитное замораживание" очень способен и перспективен..

ЬОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С увеличением величины переохлаадения ДТ разветвленное» кристаллов увеличивается, а на границах дендритов скапливаются примеси и поры. При повышении давления, а также при воздействии магнитного поля на расплав происходит стабилизация и, следовательно, сужение областей двухфазных зон за счет дополнительной энергии, передаваемой молекулам твердой и жидкой фаз на границе затвердевания. Под воздействием магнитных полей изменяется энергия активации молекул и происходит сдвиг равновесия в система расплав-кристалл. Поэтому наложение поля приводит к уменьшений переохлаждения и препятствует развитию дендритной структуры.

* Важно отметить, что сильные поля способствуют большей скорости зарождения центров кристаллизации и меньшей скорости их роста, Что приводит к мельчению зерна слитка. Таким образом, магнитное поле можно использовать для управления процессом роста кристаллов и формирования структура отливок.

- По экспериментальным и расчетным данным денной работы можно сделать следующие выводы: -

1. Во всех сплавах по мере усиления магнитного поля улучшается равномерное распределение примесой по сечения и по длине образца /см.рис.1 и приложения 2 и 3 основной работы/.

2. На основании проведенных в данной работе исследований, сделано предположение об эффективности подавления сегрегации примесей в кристаллизующемся расплаве путем наложения сильного магнитного поля - "магнитное замораживание''.

3. Разработана модель, учитывающая влияние магнитного поля на затвердевающий расплав и, в результате, -показано влияние скорости охлаждения сплава по величинам интенсивности теплообмена /критерий Био/. Экспериментальные данные удовлетворительно совпадают с результатами расчетов.

4. Разработана методика изучения влияния магнитного поля, включая выбор состава сплавов по диаграмме состояния, исходя из их температуры плавления и присутствующих.цветных примесей па практике. .

. 5. Полученные структуры показали возможности уменьшения • сегрегации примеси до минимума и получения однородного сплава при воздействии магнитного поля я влияние различных скоростей охлаждения на формирование структуры сплава я распределение примесей в нем. . •

б. По средним размерам кристаллов, полученным на оптическом микроскопе 1ШМ-8 ясно, что при увеличения магн&тных полей уменьшается размер первичных кристаллов. Например, при увеличении поля до 2 Т уменьшается размер кристаллов на 45-50$.

Основное содержание диссертации изложено в следующих . работах:

1. Аркмо М.В., Вер те Л. А. ?Л"Д-технологгог в производстве черных металлов. Сборник тезисов докладов Тринадцатого рижского совещания по магнитной гидродинамике. "МГД-процессы; и

устройства". Саласпилс, 22-24 мая 1990 г. с.171, том 2.

2. Лримо М.Е., Берте Л.А., Вшкарев А.Ф., Лиелаусис O.A.,

/

Пла-гад ис э.'й. О "магнитном замораживании" жидкой фазы затвердевающего слитка// в печати.

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

Заказ 2 <9 Объем Тирах fOO Типография МКСкС, ул.Ордяониклдзе, 8/9