- 帅三三;温烁凯;郭锐;王江;任忠鸣;
凝固过程显著影响着材料的微观组织和成分分布，从而影响产品最终性能。形核作为凝固过程的初始阶段，极大地影响了后续相的生成次序、相组成、晶粒大小及分布，对材料的最终性能有不可忽视的影响。磁场是凝固过程的重要调控手段，磁场下的金属形核研究对于通过磁场调控金属凝固过程微观组织研究具有重要意义。目前关于磁场对形核行为的影响研究较为有限，多以对宏观现象的观测为主，局限于定性解释，缺乏对微观尺度的异质形核现象和磁场作用机理的深入探究。本文综述了金属凝固过程形核理论、模型及形核过程的研究现状，详细介绍了磁场下金属凝固过程形核行为的研究进展，并提出了磁场作用下形核研究的发展方向。
2022年09期 v.43;No.366 699-712页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K] [下载次数：656 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 袁言鼎;董书琳;刘铁;苑轶;王凯;王强;
强磁场定向凝固技术是一种新型凝固手段，对材料的加工与改性有着得天独厚的优势。洛伦兹力、热电磁力以及磁化力能够影响熔体流动，改变界面处的溶质分布，引起成分过冷，从而影响界面稳定性。固相处的热电磁力以及磁偶极子相互作用则可通过改变界面能来影响界面稳定性。本文主要涉及金属材料在强磁场定向凝固过程中固-液界面稳定性的问题，总结了当前研究进展，重点介绍了磁场对界面前沿溶质梯度和界面能的影响，概括了洛伦兹力、磁化力和磁偶极子相互作用机制，指出了目前主要存在的两个问题：实验定量化和多种效应耦合化，并对未来研究提出了展望。
2022年09期 v.43;No.366 713-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 2749K] [下载次数：386 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：1 ] - 杜大帆;何林;董安平;陈彪;孙宝德;
本文探究了Inconel 718镍基高温合金激光定向能量沉积过程静磁场对微观组织演变的影响。结果显示，枝晶间距随磁场强度增加而增加。EBSD结果表明，随着磁场强度的增加，组织内晶粒尺寸逐渐增大，并导致多熔道间出现外延生长的现象。本文从磁场对熔体对流的影响方面讨论这些现象形成机理，并提出应用静磁场可有效限制马兰戈尼对流。
2022年09期 v.43;No.366 725-732页 [查看摘要][在线阅读][下载 2127K] [下载次数：235 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 刘浩翔;边张驰;卜凡;贺一轩;王军;李金山;
金属熔体微观上是不均匀的，其独特的结构在后续凝固过程中会显著影响材料的微观组织，决定产品的最终性能。研究金属熔体结构及其外场作用下的转变对凝固科学与技术的发展具有重要指导意义。金属熔体中存在不同类型的短程有序团簇，在外界条件下，原子团簇会发生消解、重排等构型变化，即发生熔体结构转变。熔体结构转变广泛存在于金属与合金中。系统认识熔体结构转变的物理本质，进而通过外场有效调控熔体结构转变，改善凝固组织，优化合金综合性能的方法极具前景。本文介绍了金属熔体结构及其转变的概念和相关理论模型，综述了其对凝固行为和性能调控方面的研究现状。并围绕调控熔体转变过程这一科学问题，详细介绍了在压力、温度等外场下金属熔体结构转变的研究进展，并提出强磁场在金属熔体结构转变过程中的重要影响，以及多场耦合下金属熔体结构研究的发展方向。
2022年09期 v.43;No.366 733-754页 [查看摘要][在线阅读][下载 4229K] [下载次数：316 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 冯勇;侯廷平;张东;郑一航;吴开明;
在金属固态相变中，扩散型相变的珠光体转变涉及三相两界面的复杂过程。外加磁场将改变奥氏体向珠光体转变过程，对珠光体显微结构及宏观性能产生极大影响。本文综述了磁场对钢中珠光体相变的研究进展，阐述了磁场对扩散型相变的作用机制，主要讨论了强磁场对珠光体相变的奥氏体相区、铁素体、渗碳体的影响。最后对强磁场下珠光体相变未来研究提出了一些建议并进行了展望。
2022年09期 v.43;No.366 755-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K] [下载次数：207 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 张小新;王江;任忠鸣;
电磁净化技术是利用金属熔体与非金属夹杂物导电率不同，所受电磁力不一致的原理来实现夹杂物去除的一种新型金属熔体净化技术。本文介绍了金属熔体电磁净化技术在国内外的发展现状，主要对传统金属熔体净化方法、金属熔体内常见夹杂物种类与特征、电磁净化原理、电磁净化技术类别以及电磁净化效率影响因素等5个方面进行了综合分析与对比。最后，对金属熔体电磁净化技术的未来研究方向提出自己的见解。
2022年09期 v.43;No.366 761-769页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K] [下载次数：468 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] - 胡明威;王雅宁;杨睿明;苑轶;刘铁;王强;
近年来，磁场作为一种外场被广泛应用于各种材料的制备过程中。磁场下半导体材料制备技术将磁场与传统半导体材料制备工艺相结合，包括磁场下的直拉法、熔炼法、水热法以及滑移铸造法等。本文对磁场应用于半导体材料不同制备方法中的研究结果进行了介绍，阐述了磁场下制备装置、半导体材料性能提升情况以及磁场的作用机制，并对磁场在半导体材料制备方面未来发展进行了展望。
2022年09期 v.43;No.366 770-779页 [查看摘要][在线阅读][下载 2265K] [下载次数：844 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 张思雨;王凯;闫超杰;苗鹏;刘铁;王强;
Ostwald熟化是粉末冶金、半固态加工、液相烧结、夹杂物控制等过程的核心问题，其本质是界面能的降低与溶质原子的长程扩散过程。Ostwald熟化过程受体积分数、合金元素、弹性应变、原始组织、外场等因素影响。近年来研究表明，外加强磁场对熟化过程影响显著，但作用机制还需深入研究。本文以磁场对熟化的影响方式为分类依据，具体分析了强磁场对相变、扩散、界面能的作用效果，并综述了强磁场下Ostwald熟化行为的研究进展。
2022年09期 v.43;No.366 780-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 3345K] [下载次数：312 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 蒋丹青;王江;任忠鸣;
电磁场作为清洁、高效、无接触的调控手段，在钢铁冶金领域有着举足轻重的地位。本文综述了近年来电磁场在钢铁材料制备中的研究进展，重点介绍了电磁冶金新技术在钢铁连铸、凝固以及固态相变过程中的应用现状，主要包括中间包感应加热，板坯连铸电磁控流、脉冲磁致振荡、磁控电渣重熔以及磁场对马氏体相变和碳化物析出行为的调控等方面，同时阐述了磁场在不同冶金过程中的作用机理，并展望了未来的研究发展方向。
2022年09期 v.43;No.366 792-799页 [查看摘要][在线阅读][下载 2003K] [下载次数：574 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 何盛亚;李传军;刘翔;任忠鸣;
磁场通过改变合金凝固过程中的过冷度、固态扩散、枝晶粗化、熔体对流及枝晶生长形态等因素影响铸件微观偏析的形成，改变铸件的力学性能。本文评述了磁场下微观偏析研究进展，分析了在磁场作用下影响微观偏析形成的主要因素的变化规律，总结了磁场下合金凝固过程形核与枝晶生长、溶质分配行为变化规律，讨论了磁场下合金凝固过程中微观偏析的形成机理。在经典微观偏析模型的基础上，构建了磁场下微观偏析模型，预测磁场下微观偏析变化趋势，为磁控偏析技术的应用奠定理论基础。
2022年09期 v.43;No.366 800-816页 [查看摘要][在线阅读][下载 3076K] [下载次数：323 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 陈梓健;李杰;闫育洁;李超;张平祥;王军;
本文以透明类金属有机物丁二腈(SCN)为研究对象，采用原位观察方法研究了有无强磁场时丁二腈定向凝固组织形貌的变化。实验过程中，利用自行搭建的原位观察定向凝固装置分别在0、3 T磁场下对丁二腈进行定向凝固，并设置了3个温度梯度(5、10、15 K/mm)，用光学显微镜记录了丁二腈的定向凝固过程，揭示强磁场对丁二腈定向凝固过程的影响机制。实验结果表明，无磁场下丁二腈的枝晶生长形态均为斜枝晶，随着温度梯度的升高，枝晶生长方向与温度梯度方向的夹角减小，生长速度加快，枝晶尖端半径减小，一、二次枝晶间距减小；施加了3 T磁场后发现，同一温度梯度下的枝晶形态由斜枝晶转变为胞状晶，枝晶生长方向与温度梯度方向的夹角增大，生长速度降低，枝晶尖端半径增大，同时一、二次枝晶间距增加。
2022年09期 v.43;No.366 817-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 1698K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ]