真空感应熔炼技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

真空感应熔炼技术是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来熔炼金属的金属工艺过程。真空感应熔炼技术在电磁感应过程中会产生涡电流使金属熔化。此制备过程可用来提炼高纯度的金属及合金。真空感应熔炼工艺可选择的材料种类比较广泛,适用面也比较广泛,所以真空感应熔炼工艺广泛应用在材料科学与工程领域。本文主要讲述真空感应熔炼工艺的原理和工程应用,并讲述真空感应熔炼工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对真空感应熔炼工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测。本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用真空感应熔炼工艺制备金属材料及其金属合金材料的实验课程。

雾化压力对VIGA技术制备Cu-Al-Ni合金粉末粒度分布影响机理分析

真空感应熔炼气雾化技术(VIGA技术)是气雾化法制备高性能球形金属及金属合金粉末的主流雾化制粉技术,但目前关于紧耦合气雾化机制的细节仍然不甚清楚,缺乏核心理论。由于VIGA制粉过程是在密闭高温环境下气液耦合,难以观察细节,本文模拟采用VIGA技术在不同的雾化气压下制备Cu-Al-Ni合金粉末,并基于CFD技术,利用Fluent软件对雾化过程中气液两相流的相互作用进行建模,模拟雾化过程中不同雾化气压下铜铝镍合金熔液的一次破碎和二次破碎过程。模拟结果表明,雾化气压从6 MPa增加到8 MPa,流场最大速度从470 m/s增加到520 m/s,导流管末端的静压力从-30 kPa增加到40 kPa;一次雾化过程导流管端口的径向压强存在压力梯度,熔体从导流管中流出形成液膜,在回流区与气流膨胀区交界处被气流破碎成初始液滴,雾化压力越大,初始液滴越小;二次雾化过程是初始液滴继续破碎,粉末的粒度分布在20~100μm范围内,雾化压力升高,粉末的中值粒径会有所减小,但减小幅度不大;VIGA设备喷嘴的设计会存在一个临界值,到达临界值后流场内各个数值变化不大,因此雾化气压在7~8 MPa时,粉末粒径减小不明显。