·480· 北京科技大学学报 2004年第5期 大：晶粒明显细化；柱状晶缩短并细化.从k值看 图，得到图4的结果.因为某因素取不同水平引 图(@)所示试样为最好的，网格法测量得到的等 起k值的差异最大则说明该因素在实验条件下 轴晶比例可达到95%，并且经相同时间的侵蚀后 是主要因素，图中表明三个影响k值的因素中， 表面致密光滑，表现出很强的抗腐蚀性. 影响大小主次顺序为：处理时间>频率>最大脉 三因素中四个水平的平均值对考察指标k作 冲电流。 50a 50D) 60 (c) 40 840 50 30 意30 40 品 20 出 30 20 10 暴 10 0 0 0 50 100 150 0 2 4681012 50 100150 脉冲电流，I/A 频率，f/Hz 处理时间，t/s 图4脉冲电流(@a),频率b)及处理时间（©）和等轴比例的关系 Fig.4 Relations of equiax crastal ratio to current (a),frequence(b)and time(c) 3讨论 需的驱动力减小了，从而降低了液-固相变需要 的过冷度.文献[8]指出，脉冲电流作用于熔体时 脉冲电流和频率对k值的影响趋势一致，均 产生的瞬态磁压强卫远大于熔体内部的动力压强 出现一个最佳值，最佳电流范围在S00A左右（换 P4,熔体被反复压缩，熔体的这种运动可使其迅 算成实验条件下电流密度为0.0210.025Amm), 速失去过热，由此导致过冷度增加.也就是说，熔 而频率在1~5Hz(与文献[3,4的实验结果一致). 体凝固时，除了冷却速度造成的过冷外，还有脉 处理时间对k的影响出现了最小值，即处理时间 冲压力造成的过冷，过冷度的增加显然会影响金 越长效果越差，到一定时间以后k值又有所增加， 属熔体的凝固形核过程. 30s短时间处理后的效果较好 文献[9]在实验中施加电脉冲时，可以看到电 从结果看，脉冲电流、频率和处理时间不同， 极间的钢液轻微地翻滚，认为是加入了电脉冲造 凝固组织细化程度也不同，但处理过的试样凝固 成的.本实验加脉冲过程中也看到了同样的现 组织与未处理的试样相比均得到了改善，等轴晶 象，经铝脱氧后现象消失，但本人认为此现象并 比例增大，柱状晶缩短且细化.电脉冲对金属凝 不一定完全是由电脉冲导致的，因为在此实验之 固组织的影响机理如何，虽然众说纷纭，但至今 前证实，不加脉冲的试样若不用铝脱氧同样有钢 仍还不清楚.Nakada等在Sn0.l5Pb(质量分数) 液溢出现象；另外，笔者曾用同样脉冲参数做过 合金液开始凝固时施加电脉冲，得到了近乎球状 CuSO,溶液、NHCI溶液和伍德合金加脉冲的实 晶粒的合金凝固组织，他们观察到施加电脉冲时 验，都没有发现任何现象.如果说前两种溶液由 金属液面出现了波动，认为是电脉冲充放电造成于导电性与钢液相比显得太弱，观察不到液面波 的收缩力的缘故.在金属液内不同的位置这种收 动的现象是正常的，那么伍德合金也得到同样的 缩力大小是不一样的，从而使得熔体不同位置的 结果就显得没有说服力了，因为伍德合金是由Bi 流动速度存在差异.认为若剪切力足够大，会在 (50%),Pb(25%),Sn(12.5%),Cd(12.5%)四种金 撕裂凝固过程中出现的柱状晶，将其打碎为球状属组成的，其电导率和粘度均与钢液相近甚至更 碎片.但是，Barnak等持有不同的观点.他们对 大：钢液电导率为7.14×10S/m,粘度4.55×10-3 Pb-Sn合金液凝固过程中产生的收缩力进行了计 Pas;伍德合金电导率2×10S/m;粘度4.2×10-3 算，得到的最大应力值也不过1kPa左右，如此小 Pa·s10-12. 的应力不足以将柱状晶打碎，但已完全能够造成 经过多方面分析，笔者认为本实验参数下电 Pb-Sn金属液的波动. 脉冲处理钢液过程中造成的液面波动，很大程度 电脉冲对凝固组织的影响可归因于其对形 上是因为液态金属中溶入了较多的氧，在冷却过 核率的影响，即电脉冲可能会降低形核功.文献 程中与碳剧烈反应的原因.那么，伍德合金实验 [7]认为，电脉冲的引入使得液相向固相转变时所 结果应该比较符合Barnak的计算结果，即电脉冲一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 大 晶粒 明显 细 化 柱 状 晶缩 短 并细化 从 值 看 图 所示 试 样 为最 好 的 ， 网格法 测 量 得 到 的等 轴 晶 比例 可达 到 ， 并且 经 相 同时 间 的侵蚀 后 表 面致 密光 滑 ， 表 现 出很 强 的抗 腐蚀 性 三 因素 中 四个 水 平 的平均 值对 考 察指 标 作 图 ， 得 到 图 的结果 因 为某 因素取 不 同水 平 引 起 值 的差 异 最 大 则说 明该 因素 在 实验 条件 下 是 主 要 因素 图 中表 明三 个 影 响 值 的 因 素 中 ， 影 响大 小主 次顺 序 为 处 理 时 间 频 率 最 大 脉 冲 电流 今 今 今 伪 今 冷 口 一 今 一 山丹，‘ ︸八八︹︸ 寨军歇、退唱米心 界计军纽唱米、倪 ︶，‘︸门戈，且， 一 寨雏军五、闷唱岁 脉冲 电流 ， 猛 频 率， 处 理 时间 ， 图 脉 冲 电流 ， 频 率何及 处理 时间 和 等轴 比例的 关 系 啥 ， 触 ， 肠 讨 论 脉 冲 电流 和 频 率对 值 的影 响趋 势 一 致 ， 均 出现 一个最 佳 值 ， 最 佳 电流 范 围在 左 右 换 算成 实验 条件 下 电流 密度 为 一 刃 ， 而 频 率 在 一 与文 献 ， 的实验 结果 一 致 处 理 时 间对 的影 响 出现 了最 小值 ， 即处 理 时 间 越 长 效果越 差 ， 到 一 定 时 间 以后 值又 有所 增加 ， 短 时 间处 理 后 的效果较 好 从 结 果看 ， 脉 冲 电流 、 频 率和 处理 时 间不 同 ， 凝 固组织 细 化 程 度 也 不 同 ， 但 处理 过 的试 样凝 固 组 织 与 未 处 理 的试 样 相 比均 得 到 了改善 ， 等轴 晶 比例 增 大 ， 柱状 晶缩 短 且 细 化 电脉 冲 对 金属 凝 固组 织 的影 响机 理 如 何 ， 虽 然 众 说 纷 纭 ， 但 至 今 仍 还 不清 楚 等 “ ，在 刁 巧 质 量 分 数 合 金液 开始凝 固时施 加 电脉 冲 ， 得到 了近 乎球状 晶粒 的合金 凝 固组织 他 们 观 察 到施 加 电脉 冲 时 金 属 液 面 出现 了波动 ， 认 为是 电脉冲 充放 电造 成 的收缩 力 的缘 故 在 金属液 内不 同 的位 置这种 收 缩 力 大 小是 不 一样 的 ， 从 而使得熔 体不 同位 置 的 流 动 速 度 存 在 差 异 认 为若 剪切 力足 够 大 ， 会 在 撕 裂凝 固过程 中 出现 的柱状 晶 ， 将其 打碎 为球状 碎 片 但 是 ， 等 ，，持有 不 同的观 点 他 们 对 卜 合金 液凝 固过程 中产 生 的收缩 力进 行 了计 算 ， 得 到 的最 大 应 力值 也 不 过 沙 左 右 ， 如 此 小 的应 力不足 以将 柱 状 晶打碎 ， 但 已 完全 能够造 成 卜 金 属 液 的波动 电脉 冲 对 凝 固 组 织 的 影 响 可 归 因 于 其 对 形 核率 的影 响 ， 即 电脉 冲 可 能会 降低 形 核 功 文 献 【 认 为 ， 电脉冲 的 引入使得液 相 向固相 转变 时所 需 的驱 动 力减 小 了 ， 从而 降低 了液一 固相 变 需要 的过 冷 度 文 献 指 出 ， 脉 冲 电流 作 用 于熔 体 时 产 生 的瞬态磁 压 强 远 大于熔 体 内部 的动 力压 强 几 ， 熔 体被 反 复压 缩 熔 体 的这 种运 动 可 使其 迅 速 失去过热 ， 由此 导致过冷度增加 也就 是说 ， 熔 体凝 固时 ， 除 了冷 却速 度造 成 的过冷 外 ， 还 有脉 冲 压 力造 成 的过 冷 过冷度 的增 加 显 然会 影 响金 属熔 体 的凝 固形 核过 程 文 献 〕在 实验 中施 加 电脉 冲 时 ， 可 以看 到 电 极 间的钢 液轻微地翻 滚 ， 认 为 是加 入 了 电脉 冲造 成 的 本 实验 加 脉 冲 过 程 中也 看 到 了 同样 的现 象 ， 经 铝脱 氧后 现 象 消 失 但 本 人 认 为此现 象 并 不 一 定完全 是 由电脉 冲 导致 的 ， 因 为在 此 实验 之 前证 实 ， 不加 脉 冲 的试样若 不用铝 脱氧 同样有钢 液溢 出现 象 另外 ， 笔 者 曾用 同样脉 冲参数做 过 溶液 、 凡 溶液和 伍 德 合 金加 脉 冲 的 实 验 ， 都没 有 发现 任 何现 象 如 果说 前 两 种溶液 由 于 导 电性 与钢 液相 比显得太 弱 ， 观 察不 到液面 波 动 的现象 是 正 常 的 ， 那 么 伍德合金 也得 到 同样 的 结果就 显 得 没有 说服 力 了 ， 因 为伍 德 合金 是 由 ， ， ， 四种 金 属 组成 的 ， 其 电导率和粘度均 与钢 液相近甚至 更 大 钢 液 电导 率 为 少 ， 粘 度 一， · 伍 德 合金 电导 率 护 粘 度 ， 一， · ，卜， 经 过 多方 面 分析 ， 笔 者认 为本 实验 参 数 下 电 脉 冲 处 理钢 液过 程 中造 成 的液 面波 动 ， 很 大程 度 上 是 因为液态金 属 中溶入 了较 多的氧 ， 在冷 却过 程 中与碳 剧 烈 反应 的原 因 那 么 ， 伍 德 合 金 实验 结 果应 该 比较 符合 的计 算 结 果 ， 即 电脉 冲