靜磁場復合直流電流作用下Al-Zn合金凝固時的相遷移研究.pdf

1、電遷移技術是當今非常有效的一種金屬凈化手段，卻由于其自身存在的種種缺陷：能量消耗大、環(huán)境污染、效率較低等，而始終只能用于少量材料的制備。因而改善及強化電遷移技術成為了材料工作者致力研究的目標。 本文以Al-Zn合金中的析出的導電相α-Al相為對象，成功實現(xiàn)了平行磁場復合直流電場作用下，過共晶Al-Zn合金凝固時導電初晶相α-Al相的定向遷移；同時采用直流電流復合平行強磁場，也實現(xiàn)了過共晶Al-Zn合金中導電初晶相α-Al相的定向

2、遷移?？疾煅芯苛舜艌鲎饔孟碌碾娺w移這一全新的金屬凈化技術，并且通過改變磁感應強度、電流密度、外場作用時間等不同因素考察了磁場作用下的電遷移過程，同時還將該技術與HGMS技術進行復合作用后的效果進行了初步的探索研究。本文還將區(qū)域熔煉與磁場下電致相遷移技術相結合，研究了區(qū)域熔煉復合磁場下電致相遷移條件下Al-Zn合金中α-Al相的遷移行為。同時本文作者還采用物理模擬方法，用可視化手段證實電流經(jīng)過相顆粒時，由于導電率差異導致電流線彎曲，進而與

3、平行磁場作用在顆粒前沿和尾部產(chǎn)生渦流，且顆粒前后渦流強度存在差異，形成“龍卷風”效應而導致顆粒向陰極遷移的新機理。本文主要得到了以下的主要結論： (1)在本文的實驗條件下，當電遷移體系與穩(wěn)衡磁場相復合后，Al-Zn合金中α-Al相可以在低電流密度(10A/cm<'2>)條件下發(fā)生相顆粒的遷移，而該電流密度遠小于常規(guī)電遷移所需的最小電流密度(10<'3>～10<'5>～A/cm<'2>)，遷移方向與電流方向相同； (2)在

4、一定的電流密度下，α-Al相的偏移率隨著磁感應強度的增大而增大；而磁感應強度一定時，α-Al相的偏移率隨著電流強度的增大而增大，當電流強度增加到一定量時，其偏移率的增幅則開始趨緩； (3)電場復合磁場后的相遷移是以有限的速度發(fā)生的，隨著電場和磁場作用時間的延長，相遷移的效果會更加顯著； (4)磁場復合平行的電場后，CuSO<,4>溶液中的絕緣塑料小球和導電銅球顆粒都朝電極一端定向運動； (5)區(qū)域熔煉復合電遷移可

5、以使得α-Al相向陰極定向遷移更加明顯，且α-Al相的偏移率隨著所施加電流密度的增大而增大； (6)同樣在本文的實驗中，當梯度磁場復合了平行的直流電場后，Al-Zn合金中所有α-Al相顆粒均可以發(fā)生明顯遷移，所需的最低電流密度僅為10<'0>。A/cm<'2>： (7)在一定的磁場梯度下，α-Al相的偏移率隨著電流密度的增大而增大，但當電流密度增大到一定值時，再增大電流密度，α-Al相的遷移率增緩； (8)電子在

6、接近相顆粒時運動軌跡會發(fā)生改彎曲，在相顆粒的前后端彎曲的程度不同，于是在磁場作用下相顆粒的前后端產(chǎn)生洛侖茲力，相顆粒兩端熔體便會形成渦流；由于相顆粒的前后端渦流的強度不同，使得相顆粒朝壓強低的一端定向遷移。 綜上所述，本文結果表明，通過將電遷移體系與磁場復合作用，可以將金屬熔體中的導電相顆粒驅動遷移。利用這一現(xiàn)象，可能通過控制凝固條件，對合金熔體中的雜質以相的形式將其去除，由于雜質包含在相顆粒中，其遷移速度比單純的原子擴散遷移速