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随着科技发展,新的工艺不断产生,电磁加工工艺也不断完善。高频磁场下表面复合材料的制备作为新工艺的应用,日益得到重视。 本文从电磁场的基本原理出发,根据金属熔体内部电磁体积力的数学式,分析了固相颗粒在金属熔体中的运动速度计算模型,并对影响颗粒运动的各因素,包括颗粒直径、试样直径、颗粒形状系数等进行研究,并由颗粒运动速度推算出颗粒在试样中的运动时间数学式。 高频磁场中的金属熔体不仅受到电磁力的作用,还受到电磁感应加热的作用。文中对电磁感应加热的感应热进行计算,同时对金属在自然对流下的散热行为进行计算,而两者决定了金属熔体的平衡温度,从而能够使复合材料制备过程中的熔体温度维持动态稳恒。 通过理论的分析金属熔体中固相颗粒的运动状态后,本文进一步进行了实验的研究。对不同硅含量的铝硅合金、不同尺寸的试样的研究表明: 1、对直径为10mm的试样进行研究,在施加功率为2-3kw,施加磁场时熔体温度为650℃,施加磁场的最小时间为20s就能实现对初晶硅的有效偏聚,从而制备出表面质量良好的复合材料。随着试样直径的增大,则磁场作用的时间也将加长,在试样直径为16mm时,作用时间为60s,在试样直径为22mm时,作用时间为80s。 2、直径为10mm的试样在施加功率为2-3kw时,对熔体在不同温度下的偏聚效果进行分析,发现对Al-16wt%Si合金而言,施加磁场的最佳温度区间为580℃-600℃,但是对于Al-24wt%Si合金,其磁场作用的有效温度区间为600℃-620℃。而且随着硅含量的增加,这个温度区间将会逐渐提升,但一般保持在固液两相区的中间温度偏下的温度区间。