1月23日,國家自然科學基金委員會工程與材料學部重點項目中期檢查會在北京召開,金屬所楊院生研究員負責的“低壓脈沖磁場凝固的基礎研究”重點項目,綜合評價為A,順利通過中期檢查。
該項目由金屬所和寶鋼研究院共同承擔,圍繞組織細化和均勻化要求高的特種金屬合金的低壓脈沖磁場凝固過程開展系統深入的研究,重點研究低壓脈沖磁場作用凝固過程的規律及其作用機制。低壓脈沖磁場凝固是楊院生研究員領導的“先進材料凝固與制備技術”創新課題組研發的具有自主知識產權的新技術,申請的發明專利“低壓脈沖磁場作用下細晶金屬材料制備方法”于2012年8月獲得授權。該重點基金項目系統研究低壓脈沖磁場與合金熔體的交互作用,建立了低壓脈沖磁場作用下金屬凝固的能量、動量和質量傳遞的3D模型,獲得了低壓脈沖磁場作用下合金熔體中的電磁力、流場、溫度場的特性和分布規律,以及無量綱角頻率與集膚層厚度和電磁力的關系;初步建立了脈沖磁場作用下形核熱力學模型、低壓脈沖磁場作用下枝晶生長的宏-微觀模型,運用界面穩定性理論提出了枝晶球化機制,提出了晶粒細化機理;設計和研制了真空脈沖磁場凝固裝置,研究了低壓脈沖磁場參數、作用方式、及其與熱參數耦合作用對3.5%Si無取向硅鋼和K417、IN718C鎳基高溫合金凝固組織和晶粒細化的影響,獲得了最佳過程參數;實現了低壓脈沖磁場常壓凝固和低壓脈沖磁場真空凝固,并已開始應用于實際細晶鑄造。
低壓脈沖磁場凝固是一種新的細晶化和均質化制備技術,項目的研究成果可以滿足制備國民經濟發展所需的特種高性能細晶合金材料的需求,同時也將加深對于金屬在外場作用下凝固的認識和豐富凝固理論。課題組在下一步研究中,將根據專家組建議進一步加強理論預測與實驗的結合,強調理論對凝固工藝的指導,發揮低壓脈沖磁場技術在節能、裝備與工藝上的優勢,加強將相關技術推廣到實際器件制造中,取得更加豐碩的研究成果。