刘书涛，王振哲

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

一般来说，在制备金属材料时，金属都要经历一个凝固过程。金属的凝固组织就是金属在凝固以后的一种存在状态，对金属的力学性能、物理性能和加工性能都具有很大的影响。人们总是希望获得均匀、细小、致密的等轴晶组织，而对于大多数合金材料来说，在凝固的过程中，都容易生成粗大的枝晶组织，导致合金元素偏析和缩孔缩松现象的产生，这些都会严重影响合金材料的性能[1-2]。因此，获得组织细密且性能良好铸件的一个重要方法，就是控制铸锭的凝固成型过程[3-4]。目前，工业上用于控制铸锭凝固过程的方法主要有三大类：第一类是加快冷却速度，获得细晶组织；第二类是运用化学方法，如添加形核剂等；第三类是运用物理法，通过机械搅拌、超声振荡或者电磁场等，促使合金熔体中产生强制对流，抑制枝晶组织的生长，获得细小均匀的等轴晶组织。在合金凝固的过程中施加行波磁场，行波磁场产生的搅拌流场是行波磁场控制和改善合金凝固过程的关键所在，搅拌流场的强度会直接影响铸锭的凝固组织和合金元素的分布状况。影响搅拌流场强度的因素主要有两个，一个是行波磁场的磁场强度（即电磁力的大小频率），另一个是熔体的黏度（即黏滞力的大小）。合金熔体黏度的大小取决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，合金熔体的初始熔融温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，进而影响行波磁场对于铸锭凝固组织和合金元素偏析的改善效果。……