简介:该文是科普类硕士论文范文跟材料科学相关本科毕业论文范文.
摘 要：经济社会的不断前进发展也为科学技术的发展提供了强大的动力,而电磁技术也随之得到了极大的发展,并且当前电磁技术不止应用在物理学之中,而且已经广泛应用在工业之中,在金属材料科学与工程中的应用也正在发展优化过程之中.基于此,本文首先分析了电磁技术,再分析了当今电磁技术的发展方向,最后分析了电磁技术在金属材料科学与工程中的应用,以此来供相关人士交流参考.
关键词：电磁技术;金属材料科学;工程应用
引言
电磁技术是在物理学基础上发展而来,虽然起步较晚,但是发展非常迅猛,已经应用到了人们生产生活的各个方面,对人们的生产生活产生了不小的影响.目前国内对于电磁技术的应用相比于外国而言更加薄弱,时间更晚,但是其对于科学技术的推动起到了非常重要的作用.
一 电磁技术
电磁技术是是基于电磁热流体力学为理论,而电磁冶金是关于材料制造与冶金的一种新兴的工程学科.电磁冶金通过金属受到的洛仑磁力来对金属的组织结构产生改变,并且对于金属的表面形态以及内部流动的方式也会产生影响.在密闭的环境下,电磁力可以通过非接触的方式进入到金属的内部,使得金属内部的组织性能提高,改善材料的质量,还可以避免金属的氧化.随着电磁技术的发展,电磁流体力学被人们所发现,并将其应用于冶金生产过程中,并在生产发展之中逐步发展出了电磁悬浮熔炼、电磁搅拌等冶金技术,并且还发展到了材料制备过程中,也就是材料电磁过程[1].
低频电磁铸造技术,简称EMC,是通过电磁感应原理来进行无模型的连续铸造.利用低频铸造技术可以有效使得晶粒细化降低宏观上的偏析,使得铸态力学的性能显著提升,使得铸锭表面更加完善,可以在一定程度上减少铸造时裂纹的产生.一般低频电磁铸造技术的铸锭表面的偏析瘤比较稀少并且表面较为光滑,但是都会有非常浅的竖纹[2].一般低频电磁铸锭的平均晶粒尺寸都很小且铸锭都是等轴晶组织;在铸造的过程中的形核率就会大大增加,这就使得组织可以更加细小且能够均匀分布.
电磁悬浮熔炼技术,简称EML,通过线圈的交变电流来产生电磁场,这样就可以产生感应电流,感应电流在空间之中可以产生电磁力使得金属可以悬浮在空间中,同时感应电流还可以对金属进行加热熔化,对其进行过热熔炼等等.电磁悬浮熔炼技术在进行加热熔化和凝固时,都不会触碰到熔炉的内壁,这可以使得熔炉内部更加清洁,避免受到污染,同时也可以增大熔炉的熔化量.合金元素与金属粉末在烧结成为试样以后,利用电磁作用可以使得熔化的各种材料得到充分的混合,在真空環境下进行试件的加热熔化,能够得到更加纯净无杂质的材料.然而使用电磁悬浮熔炼技术依然有一些无法避免的缺陷,电磁悬浮相比其他技术而言,其效率更低并且稳定性较差,对于温度难以把控.并且电磁悬浮的体积比较巨大,频率也比较高,因此其使用也受到了很大的限制,在今后的发展之中,电磁悬浮技术可以尽力往小型化的方向发展.
二 电磁技术的发展前景与方向
当前电磁技术的主要发展方向,可与材料科学与工程应用两者结合,提高材料制造的质量与效率,这将可以极大提升新型材料的物理性能,能够使得新型材料的生产良率得到提高,这也将是未来一段时间电磁技术的主要发展方向.当前在新型材料的制备过程之中,国内目前已经有了此类项目的研究并且取得了一些阶段性的成果,但是这些项目还并没有转换为生产力.但有幸的是当前已经有越来越多该领域以及相关专业的人才已经开始注重电磁技术的发展,许多专业技术人员都偏向于将电磁技术发展到材料科学之中.但目前在金属材料科学中引入电磁技术我国还处于起步阶段,利用电磁技术还有很大的发展空间,应用前景广阔,但由于技术限制等诸多的因素,电磁技术利用还不能大规模展开.因此需要我们更多的相关领域的专业研究学者与技术人员共同努力,将理论进行不断的发展并将其高效地应用到实践之中,使其能够更快地转换为生产力创造经济效益,从而服务人民,造福社会.
三 电磁技术在金属材料科学与工程中的应用
(一)电磁搅拌的应用
在金属材料科学中应用电磁技术,其中电磁搅拌技术的应用最为广泛.电磁搅拌技术是通过电磁感应来产生作用力,使其能够对液态金属做出定向的促使液态金属能够进行规制运动的推动力,由此来改变液态金属的物理形态.使用电磁搅拌技术能够利用铸造抔来进行定型,这可以使得液态金属的凝固过程得到极大的改良,与人工铸件相比,能够大大改善液态金属的分子迁移与热传导能力,在凝固过程中采取电磁搅拌,使得液态金属的凝固组织得到极大的改善[3].电磁搅拌能够在很大程度上提升金属材料的品质,并且对生产工具的磨损程度很小,可以显著提升生产工具的使用寿命,也可以在一定程度上减轻专业工作人员你的劳动强度.目前国内已经有一些企业在使用电磁搅拌技术,并且取得了不小的收益,效果反响明显.
(二)电磁制动的应用
在过去的板坯连铸时,浸入式水口会喷出高速流动的钢液,过快的流速会导致结晶器中钢液形成剧烈的湍流,引发钢液面的波动,这就会使得卷渣较多,这也会造成结晶器壁被强大的射流流股过分冲刷,造成窄面的凝固壳被熔.这些流股还具有穿透性,能够让一些杂质被冲入到凝固壳之中,这也是破坏板坯质量的重要因素之一.使用电磁制动技术可以在结晶器水口处与水口流出的钢液方向互相垂直的一个持久稳定的磁场,而液态金属一般会切割磁力线来进行运动,根据欧姆定律,这就会使得液态金属内部出现电流,而电流与磁场会进行交互作用,使液态金属内出现与液态金属流动相反的洛伦磁力.这就可以利用这种对于液态金属流动的形式来提升铸坯的质量,对于操作工艺有极大的改善效果.
(三)电磁铸造的应用
电磁铸造技术最早源自于苏联,是一种无模的半连续性的铸造技术,使用冷铜线圈感应器来束缚液态金属立柱,使电磁力作为其支撑.在流场以及电磁场等综合作用之下,利用电磁力将液态金属约束成型,这也是当前全球最常见的铝合金的铸造方式.在感应器中接入交变电流,可以产生交变电磁场,当液态金属流经磁场时,会产生感应电流,感应电流与液态金属流向相反,其与磁场相互作用可以形成向线圈中心方向的电磁力[4].电磁力给予液态金属支撑来使得其在感应器的内部成型,铸机又带动铸锭下移并不断向上输送金属液,铸锭会受到感应器持续的冷水喷淋,最终使得液态金属冷却成型.由此可见,与普通的铸造技术相比,电磁铸造获得的金属材料其组织能力更加优良.
（四）电磁净化的应用
电磁净化技术是指利用磁化技术,将液态技术内部的杂质去除出去.具体操作是在陶瓷管内加入规定量的金属液体,将注入金属液的陶瓷管放入磁场之中,利用磁场不断的变化作用可以将金属液体改变成与磁场变化规律相同的涡流.磁场与涡流也会互相影响,产生出电磁力并朝向轴心方向.一般金属材料与非金属材料相比拥有更好的导电性能,且一般含有杂质的电流密度也比较小,因此电磁力对其影响也较小,此时杂质就会在反向体积力的作用之下与电磁力的反方向进行运动,最终粘附到管壁上,此時就可以轻易将其去除.根据大量的研究,可以验证利用高频与高强度的磁场对于液态金属中杂质的去除能够起到更好更洁净的效果.目前国际上对于电磁净化的分类主要分为两大类,一是感应式净化,二是传导式净化,一般两者采取的方案都有旋转磁场、高频磁场、交变复合电磁场以及交变电流或是直流电等方案进行.因此在进行液态金属净化时,可以加大分离器的管径并增强磁场的感应强度,这可以使得液态金属的净化能够更加彻底,并确保液态金属的净化工作能够顺序有效的进行.
四 结束语
综上所述,电磁技术还依然是处于一个比较新的发展阶段,电磁技术在材料科学方面的应用发展还有很大的潜力值得去挖掘,相关领域还有很多具有重要意义的科学研究还未进行.在材料的研究加工生产之中,电磁冶金技术已经成为了提高生产工艺和材料质量的重要技术,而电磁技术所拥有的安全性能以及其优势是材料科学今后发展的必需技术.对于电磁技术的研究发展,我国还与国外有一定的差距,应当努力缩小差距,并且使电磁技术能够在我国的应用更加广泛,及时使得研究成果转换为生产力,推动我国金属制造行业的发展前进,并且借此来促进我国材料科学的不断发展和进步.
参考文献
[1]张睿.应用技术类材料科学与工程专业卓越工程师教育培养实践[J].科技与创新,2018（23）.
[2]刘银广.电磁屏蔽在电子机箱设计中的应用[J].科学技术创新,2017（7）：76-76.
[3]关岩,栾舰,李志辉,et al.无机非金属材料工程专业实验教学体系的研究与实践[J].教育教学论坛,2017（39）.
[4]高丽敏,王蕾,赵志凤,et al.基于建构主义的《无机非金属材料工艺学》课程教学实践改革探讨[J].科学技术创新,2017（9）：81-81.
总结：评论，此文为关于材料科学方面的科普论文题目、论文提纲、科普论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
材料科学引用文献:
[1] 热门材料科学与工程论文题目 材料科学与工程论文题目怎样取
[2] 材料科学学论文题目 材料科学专业论文题目怎样拟
[3] 地理科普学论文选题 地理科普论文标题怎么定
