前言1 緒論 1.1 鎂及鎂合金概述 1.1.1 鎂及鎂合金的性質及特點 1.1.2 鎂合金的分類 1.1.3 鎂合金的用途 1.2 鎂合金凝固組織細化 1.2.1 化學方法細化 1.2.2 物理方法細化 1.3 超聲場在金屬材料制備過程中的應用 1.3.1 功率超聲發展概述 1.3.2 功率超聲在液體中的基本機制 1.3.3 超聲場在金屬凝固過程中的應用 1.4 電磁場在金屬材料制備過程中的應用 1.4.1 不同形式電磁場在金屬凝固過程中的應用 1.4.2 電磁場在半連續鑄造過程中的應用2 功率超聲在鎂合金熔體中的傳播與空化 2.1 超聲在鎂合金熔體內的傳播行為 2.1.1 超聲在介質中傳播的主要物理量 2.1.2 鎂合金熔體中變幅杆端面的超聲折反射行為 2.1.3 功率超聲在鎂合金熔體中的傳播特性 2.2 鎂合金熔體內超聲空化 2.2.1 空化理論 2.2.2 空化泡運動方程推導 2.2.3 超聲在鎂合金熔體中的空化行為 2.2.4 空化效應 2.3 鎂合金熔體中的聲流及其驅動力 2.3.1 聲流的定義及分類 2.3.2 聲流驅動力推導3 超聲場下鎂合金凝固組織演變 3.1 連續超聲處鎂合金凝固組織的影響 3.1.1 等溫合金熔體經不同功率連續超聲處理的合金鑄態組織 3.1.2 等溫合金熔體經不同時間連續超聲處理的合金鑄態組織 3.1.3 不同等溫合金熔體經連續超聲處理的合金鑄態組織 3.1.4 合金降溫過程中連續超聲處理對合金凝固組織的影響 3.2 超聲場對工業鎂合金凝固組織及性能的影響 3.2.1 連續超聲處理對AZ80鎂合金組織及性能的影響 3.2.2 連續超聲處理對AS41鎂合金凝固組織的影響 3.2.3 連續超聲處理對AZ80鎂合金錠坯力學性能影響 3.2.4 連續超聲處理制備AZ80合金錠經擠壓後組織及性能 3.3 脈衝超聲處理對AZ80合金組織及性能的影響 3.3.1 脈衝超聲處理對AZ80鎂合金凝固組織的影響 3.3.2 脈衝超聲處理對AZ80鎂合金錠坯力學性能的影響 3.4 超聲場作用下鎂合金凝固組織細化機理4 鎂合金超聲-電磁半連續鑄造基礎理論 4.1 超聲場下半連續鑄造過程聲場控制方程 4.1.1 聲衰減與吸收 4.1.2 聲場的控制方程 4.2 低頻電磁半連續鑄造過程電磁控制方程 4.2.1 金屬熔體中的交變電磁場 4.2.2 電磁場與熔體交互作用 4.2.3 電磁場對熔體流動的影響 4.2.4 低頻交變電磁場在鎂合金半連續鑄造過程中的應用 4.3 半連續鑄造過程中流場與溫度場控制方程 4.4 半連續鑄造過程中合金凝固數學模型 4.5 數學模型的假設與簡化 4.6 邊界條件 4.6.1 聲場計算的邊界條件 4.6.2 電磁場計算的邊界條件 4.6.3 流場和溫度場的邊界條件 4.7 數值模擬的過程和方法 4.8 直徑為165 mm的鎂合金鑄錠半連續鑄造過程數學模型 4.8.1 實驗材料的物性 4.8.2 邊界條件 4.8.3 幾何模型及網格劃分 4.9 超聲場下鎂合金半連續鑄造數值模擬 4.9.1 鎂合金熔體中的超聲場及聲流驅動力分布 4.9.2 超聲場對流場的影響 4.9.3 超聲場對溫度場的影響 4.9.4 不同超聲功率下的超聲場及其對流場和溫度場的影響 4.10 超聲場在半連續鑄造過程中有效空化區域分析 4.10.1 超聲在鎂合金熔體中的空化閾 4.10.2 聲場分布及有效空化區域分析 4.11 低頻電磁場對流場和溫度場的影響 4.11.1 電磁場及洛倫茲力分布 4.11.2 電磁場對流場的影響 4.11.3 電磁場對溫度場的影響 4.12 超聲-低頻電磁組合場下鎂合金半連續鑄造數值模擬 4.12.1 超聲工具杆材質對流場和溫度場的影響 4.12.2 功率超聲-低頻電磁組合場對流場和溫度場的影響5 低頻電磁場下鎂合金半連續鑄造過程中傳熱與凝固 5.1 低頻電磁半連續鑄造及傳統半連續鑄造傳熱與凝固對比 5.1.1 液穴及兩相區形狀 5.1.2 兩相區及液相區內溫度場 5.1.3 錠坯凝固組織 5.1.4 錠坯宏觀偏析 5.2 澆注溫度對傳熱與宏觀組織的影響 5.2.1 澆注溫度對液穴及兩相區的影響 5.2.2 澆注溫度對兩相區及液相區內溫度場的影響 5.2.3 澆注溫度對錠坯宏觀組織的影響 5.2.4 澆注溫度素分布的影響 5.3 電磁頻率對傳熱與宏觀組織的影響 5.3.1 低頻電磁參數對液穴與兩相區形狀的影響 5.3.2 電磁頻率對兩相區與液相區內溫度場的影響 5.3.3 電磁頻率對錠坯宏觀組織的影響 5.3.4 電磁頻率素分布的影響 5.4 電流強度對傳熱與宏觀組織的影響 5.4.1 電流強度對液穴與兩相區形狀的影響 5.4.2 電流強度對兩相區與液相區內溫度場的影響 5.4.3 電流強度對錠坯宏觀組織的影響 5.4.4 電流強度素分布的影響 5.5 電磁場對結晶器傳熱的影響6 超聲-低頻電磁場下鎂合金半連續鑄造工藝 6.1 單-低頻電磁場作用下鎂合金半連續鑄造工藝研究 6.1.1 低頻電磁和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠表面質量 6.1.2 低頻電磁和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠宏觀組織 6.1.3 低頻電磁和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠微觀組織 6.1.4 低頻電磁和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠力學拉伸性能 6.1.5 低頻電磁和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠結晶相 6.1.6 不同低頻電磁參數下鑄錠宏觀組織 6.1.7 不同低頻電磁參數對鑄錠微觀組織的影響 6.1.8 不同低頻電磁參數對鑄錠宏觀偏析的影響 6.1.9 不同低頻電磁參數對鑄錠力學性能的影響 6.1.10 單一低頻電磁場作用下鎂合金半連續鑄造機理 6.2 單一超聲場作用下鎂合金半連續鑄造工藝研究 6.2.1 超聲和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠宏觀組織 6.2.2 超聲和傳統半連續鑄造鎂合金鑄錠微觀組織 6.2.3 超聲場對鑄錠宏觀組織的影響 6.2.4 超聲場對鑄錠微觀組織的影響 6.2.5 超聲施振深度對鑄錠微觀組織的影響 6.2.6 超聲場對鑄錠力學性能的影響 6.3 低頻電磁-超聲組合場作用下鎂合金半連續鑄造工藝研究 6.3.1 組合場作用下鑄錠宏觀組織 6.3.2 組合場作用下鑄錠微觀組織 6.3.3 組合場作用下鑄錠力學性能參考文獻