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镁合金铸件普遍存在强韧性较低,同时铸锭后续室温成形困难、成品率低、生产成本高等问题,难以满足工业对轻质材料性能日益增长的要求。因此,通过铸造工艺改善镁合金铸件性能的是镁合金开发重要研究方向之一。本课题主要在旋转磁场下镁合金凝固过程中,采用数值模拟与实验相结合的方法研究分析不同磁场条件下镁合金凝固过程中流场、温度场及铸件组织演变规律,探索强化和增韧电磁搅拌铸造镁合金的工艺。主要研究结果如下:(1)针对实验室现有电磁搅拌设备,采用Ansoft Maxwell建模并进行了磁场计算模拟。在分别施加90A、120A、150A电流,频率均为6Hz的交变电流的情况下,电流为150A磁场强度最大,达到0.199T。并且模具各部分磁场强度大小近似为定值,但方向时刻在变化,变化周期与施加的电流周期相同,搅拌力为电磁力和离心力的合力。(2)多场耦合模拟过程及结果:将所得搅拌力函数和粘度函数利用UDF导入Workbench中模拟在搅拌力作用下的液态镁合金温度场、流场及合金凝固状态,模拟结果显示相比于未施加磁场的镁合金熔体,在施加磁场后随电流增加温度下降速率明显加快,由靠近模具处向中间逐层凝固,流动速度由外至内的变化规律为先增大在减小,并随着时间的增加整体流速先增大后减小,测温实验证明了模拟的正确性。(3)电磁搅拌实验结果:对90A、120A、150A沿径向不同位置进行力学分析可知先增大后减小,反映出的规律与流场规律一致,水中冷却性能优于空气冷却。随着电流的增大孪晶数目增多并产生大量位错形成位错带及层错。(4)热处理及深冷实验及结果:为了进一步改善镁合金性能,本课题对电磁搅拌后镁合金进行了固溶深冷处理。研究表明,其一,AZ31镁合金在凝固条件为电磁搅拌150A-6Hz水冷条件下,进行温度为410°C固溶处理4h后再进行温度为-196°C-12h的深冷可得到最佳性能,抗拉强度为215MPa,伸长率可达到20.6%。其二,固溶处理保留组织中的层错,形成小角度晶界,深冷处理促进组织中的层错及孪晶的生成。