1月23日,国家自然科学基金委员会工程与材料学部重点项目中期检查会在北京召开,金属所杨院生研究员负责的“低压脉冲磁场凝固的基础研究”重点项目,综合评价为A,顺利通过中期检查。
该项目由金属所和宝钢研究院共同承担,围绕组织细化和均匀化要求高的特种金属合金的低压脉冲磁场凝固过程开展系统深入的研究,重点研究低压脉冲磁场作用凝固过程的规律及其作用机制。低压脉冲磁场凝固是杨院生研究员领导的“先进材料凝固与制备技术”创新课题组研发的具有自主知识产权的新技术,申请的发明专利“低压脉冲磁场作用下细晶金属材料制备方法”于2012年8月获得授权。该重点基金项目系统研究低压脉冲磁场与合金熔体的交互作用,建立了低压脉冲磁场作用下金属凝固的能量、动量和质量传递的3D模型,获得了低压脉冲磁场作用下合金熔体中的电磁力、流场、温度场的特性和分布规律,以及无量纲角频率与集肤层厚度和电磁力的关系;初步建立了脉冲磁场作用下形核热力学模型、低压脉冲磁场作用下枝晶生长的宏-微观模型,运用界面稳定性理论提出了枝晶球化机制,提出了晶粒细化机理;设计和研制了真空脉冲磁场凝固装置,研究了低压脉冲磁场参数、作用方式、及其与热参数耦合作用对3.5%Si无取向硅钢和K417、IN718C镍基高温合金凝固组织和晶粒细化的影响,获得了最佳过程参数;实现了低压脉冲磁场常压凝固和低压脉冲磁场真空凝固,并已开始应用于实际细晶铸造。
低压脉冲磁场凝固是一种新的细晶化和均质化制备技术,项目的研究成果可以满足制备国民经济发展所需的特种高性能细晶合金材料的需求,同时也将加深对于金属在外场作用下凝固的认识和丰富凝固理论。课题组在下一步研究中,将根据专家组建议进一步加强理论预测与实验的结合,强调理论对凝固工艺的指导,发挥低压脉冲磁场技术在节能、装备与工艺上的优势,加强将相关技术推广到实际器件制造中,取得更加丰硕的研究成果。