王振哲，刘书涛

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

在电磁模铸过程中，冷却速度会直接影响合金熔体中的温度场分布和磁场的作用时间，同时，对铸锭的表面质量和缩孔缩松现象有严重影响。不同的冷却速度会影响磁场的作用效果，因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的[1]。据相关文献可知[2-3]，在合金凝固的过程中施加行波磁场，熔体的黏度随固相率的增加而增加，特别是当固相率超过某一临界值时，熔体的黏度开始迅速增加。凝固过程中，熔体的固相率由液固两相体的温度决定，可以通过Scheil方程，将温度换算成固相率的函数。在熔体凝固过程中，冷却速度随着熔体温度降低，这种关系函数随之发生改变。在凝固过程中，随着温度的降低，熔体的固相率不断增加，当固相率达到0.4时，熔体的黏度将急剧增加，下式为黏度fs和固相率之间的关系：ηa=Aexp（Bfs）η，式中：A，B均为系数。

合金熔体黏度的大小决定于熔体中固相率的大小，而合金熔体固相率的大小又与熔体内部的温度息息相关。由此可知，在凝固过程中，合金熔体的冷却速度会严重影响行波磁场对于铸锭凝固过程的控制和改善作用，进一步影响行波磁场对于产品质量的改善效果。因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的。

1 实验方法

本实验选用的铝锭为Al-5%Cu合金，该合金是一种固溶型合金，常温下，由α相和析出的CuAl2共同组成。实验分别研究了空冷条件下（0.28 K/s）、水冷条件下（0.47 K/s）以及快速冷却条件下（0.78 K/s）磁场对于铸锭质量的影响。……