过共晶Ti-Si合金熔体电磁定向凝固过程实验和数值模拟

作者：王均鹏; 马文会; 朱奎松; 刑爱民; 吕国强

来源：昆明理工大学学报(自然科学版), 2021, 46(04): 1-10.

DOI：10.16112/j.cnki.53-1223/n.2021.04.201

• 流场
• Ti-Si合金
• 合金熔体
• 定向凝固
• 数值模拟
• 合金凝固过程

通过建立电磁场-热场-流场多物理场耦合数学模型,采用实验和COMSOL Multiphysics 5.4商业软件研究了Ti-89 wt.%Si合金熔体在电磁感应定向凝固过程中的不同线圈功率、电磁频率和下拉速率下Ti-Si合金熔体的流动行为,及其对初晶硅相电磁分离的影响规律.研究表明:电流频率为15kHz时,熔体的平均流动速度最大,分离效果较好;线圈功率为5.4kW、固相分数为0.50时,熔体的最大流速为0.55m/s,硅富集层的含量达到95.84%.此外,增大下拉速率会导致熔体的平均流速减小以及凝固前沿吸收硅原子的时间变短,从而导致硅相富集效果变差,不利于硅相与合金的分离,下拉速率从10μm/s增加到50μm/s,硅富集层中硅含量从93.96%降低至88.04%.

• 单位
  昆明理工大学; 攀枝花学院; 云南能投化工有限责任公司