5. 外文翻译1

译文一：

CuNi10Fe1Mn合金空心坯水平电磁连铸的研究

Yan Zhiming a,b, Li Xintao a,c, Qi Kai a,b, Cao Zhiqiang a,b, Zhang Xiaoli a,b, Li Tingju a,b,*

a School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116085, China

b State Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams, Dalian University of Technology, Dalian 116085, China

c Gaoxin Zhangtong Co. Ltd., Zhangjiagang 215600, China

摘要：旋转磁场用于商业频率试验CuNi10Fe1Mn合金空心坯电磁连铸水平。对于低倍组织下旋转磁场的凝固的影响，元素的分布和力学性能进行了研究。结果表明，在旋转磁场的应用下，非宏观结构转变为宏观均匀柱状晶粒结构。平均粒径降低从6.1到0.56毫米。元素偏析也受到限制。薄板的拉伸强度和伸长率增加20.3%，改进65.7%要高于没有旋转磁场。此外，对于旋转磁场的作用机理进行讨论从而解释它的效果对提高凝固宏观结构，分析元素的分布和力学性能有所帮助。

关键词：有色金属及合金铸造金相

1．介绍

CuNi10Fe1Mn合金是一种铜合金材料,广泛作为冷却条件应用于海运方面，除了海水和海上电力行业。如今，CuNi10Fe1Mn合金空心坯连续铸造通常产生坯穿孔、劈去。以前这个过程很复杂，而且是个产量低，没有竞争力的市场。如果可以使用空心铸坯直接，这个程序将会缩短时间，增加产量,大大降低了成本。通过研究人员和生产工厂,使得更多的注意力集中在水平连续铸造，因为它的中间包函结晶器，从而防止次生氧化和获得清晰的熔体，获得高质量铸件，提高利用率和适应金属使用短程序。得到网形铸件来节约能源。MHD是一门近年来广

泛应用于冶金行业和研究电液在电磁场的运动律法的课程。电磁场也用在水平连铸坯的空洞。罗德里奎兹用交变磁场的商业频率来制造30毫米~6毫米的水平连续铸造铜空心坯。起到了明显细化金属凝固组织的作用。李和他的研究小组把商业频率和平均频率应用到生产工艺上,使铜合金空心坯取得了明显的进步。

本文探讨了电磁连铸的工艺水平在83毫米~21毫米的CuNi10Fe1Mn合金空心坯。研究了旋转磁场商业频率对于低倍组织凝固的影响，研究元素的分布和力学性能并探讨其作用机理。

2．实验

2.1．实验仪器

在实验室里建立一个试用的电磁连铸水平尺度系统。图1显示的实验仪器,中间包，包含商业频率，结晶器，绘制系统、电磁系统。

图1.实验装置：(1)线圈；(2)冷却系统；(3)图系统；(4)石墨内模沙土；(5)冷却水；(6)中间

包；(7)熔融金属

结晶器是由石墨内模以及铜外的夹克组成。石墨的长度为385毫米,内模沙土内芯的锥度是1°。这是由RMF三相感应线圈外三杆石墨内模组成。

2.2.实验材料和工艺

表1 CuNi10Fe1Mn标称成分的合金(wt. %)

内模沙土以外的石墨距离(mm)

图2.在石墨内模以及凝固壳RMF再不同频率的衰减曲线当频率为50Hz,穿越屏蔽石墨和凝固壳内模沙土的磁通密度仍然是63.3%；然而当频率为1000Hz时，磁通密度只剩下12.9%。频率提高,它越被减弱，就像图2显示的。所以为了在融化时加强磁通密度，频率选择50Hz。

在商业频率下加工玻璃，直到1230°才融化。针对CuNi10Fe1Mn合金的特点，选择的铸造工艺是绘画-停留-换向-停止。水平电磁连铸坯CuNi10Fe1Mn合金空心参数显示在表3。

表3 水平电磁连铸坯CuNi10Fe1Mn合金空心参数

3. 结果和讨论

3.1. RMF在凝固宏观结构上的影响

在水平连铸时，只有在自由对流存在的情况下，高温度梯度高导致玻璃径向方向和柱状生长。在底部区域,由于石墨的内部墙壁内模以自己的重力，空心坯基于较低的区域,因此允许良好的散热。在最上面的区域，由于凝固壳和石墨内模沙土之间的差距形成初始收缩，影响散热。因此，在横断面上的是非均匀凝固宏观结构，体现了一个细柱状粒的顶级区域划分，在底部区域有些地方由于空心坯非均匀散热导致出现粗的柱状颗粒,如图3所示。从冷冻表面到中心的柱状颗

粒的成长方向近乎平行于热流动的方向。加入RMF之后，原非均匀宏观结构转变为均匀宏观结构柱状晶粒,如图3 b显示。

图3. RMF对CuNi10Fe1Mn合金空心铸坯的宏观组织在凝固过程的影响:(a)没有RMF(b)有

RMF,I=120

图4.平均粒径对RMF CuNi10Fe1Mn合金空心坯的影响

图4显示了输入电流强度不同，平均晶粒尺寸不同对不同地区的合金空心坯CuNi10Fe1Mn周长的影响。在空心坯周长上平均粒度参差不齐。随输入电流强度的改变，宏观结构凝固的更加精细，相应的周长甚至变得更长。当I=120A,平均晶粒尺寸约0.56毫米，与没有相比RMF少了6.1毫米。然而，当I=140A,一些核核心产生的焦耳热会引起涡流，所以,平均晶粒尺寸较大。

当限制交流电时,产生的旋转电磁场使线圈融化。这个领域，从另一方面说，熔体在通以交流电时，会产生一个相位相反感应涡流。结果，熔体受到电磁身体力量的相互作用引起涡流和旋转磁场。可以以如下表达：

F=J×B=(1／μ)(▽×B)×B (2)

J是诱发的涡流，B和μ分别代表磁通量密度和磁导率，▽是哈密顿算符。

由于冷却水寒冷，石墨内部墙内模到出口温度边界层,其中有一个深过冷程度。在石墨内模沙土熔体产生异质核化的基础上，需要更少的形核密度以及成核的工作。

由于地心引力和凝固收缩而产生的非均匀散热效果，树枝晶日益增长的速度是不同的，在底部区域树枝晶生长快,顶部的树枝晶生长慢。因此树枝晶从下到上贯穿整个空心坯的一侧。因为不同的树枝晶长短变化的运动方向不同,强制对流驱动RMF诱导融化从边缘到中心的,然后再从中心到边。所以由于高度梯度对接追踪的强制对流是螺旋的。因此沿着石墨内核，熔体产生一个以径向和轴向的强制循环运动旋涡回流。虚拟模型对熔体内流石墨内模强制与RMF被显示在图5。

图5.虚拟模型对熔体内流石墨内模强制与RMF

低温熔体的边缘附近用电磁场把石墨内模带进中心空心坯，伴随着熔体温度降低。熔体二次产生树枝晶地区温度波动所产生的磁场倾向于接近树干的主要枝干。强制对流造成RMF产生的剪切力, 使大量的树枝晶是断裂。那些融合或者折断的枝状突起在熔体内RMF均匀分布,成为核芯，所以成核速率增加。

温度和浓度波动,及在成核的界面的成分过冷温度梯度，以至于在这样的温度和浓度场下抑制晶体的生长从而均匀的内部消化。RMF的应用，成核速率随温度梯度的转化增加而降低,促进树枝晶粒生长和晶粒均匀状态。

在存在剪切力的情况下,旋转晶粒消除剪切力的增长。抑制生长的对接，提高固液界面的稳定性和促进成核芯继续呈球形有利于获得球形结构。由于大量的晶粒颗粒形成，结晶发生同时,在整个横断面形成一个均匀结构。