No abstract

No abstract

The paper describes the technique and results of experiments on the introduction of SiC and BN nanoparticles into an aluminum melt contained in a cylindrical crucible with a water-cooled bottom and heated walls. The crucible was placed in an MHD stirrer, which generated a travelling and rotating magnetic fields ensuring in such a way bidirectional stirring of the liquid metal in the crucible. After introducing the reinforcing particles, aluminum was stirred and directionally crystallized. Reinforcing particles were introduced into molten aluminum as a component of pressed pellets. Pellets with diameter of 20 mm and thickness of 15 mm were made from a mixture of aluminum powder (100-156 µm) and reinforcing nanoparticles (100-200 nm) by pressing in a special pellet die. The concentration of reinforcing particles in the pellets was selected using preliminary experiments and was 5% of their total weight. In some experiments, the aluminum was reinforced with SiC nanoparticles introduced into the melt in the amount of 0.59%, 1.04%, 1.77%, while in other experiments the concentration of hexagonal BN nanoparticles introduced into aluminum was 7%, 1%, 1.8% of the ingot weight. As the experiment showed, the reinforcing particles formulated into tablets can be introduced into aluminum by means of MHD stirring. The dependence of the ultimate strength and electrical resistance of aluminum on the concentration of the reinforcing nanoparticles introduced into it has been obtained experimentally. It has been found that with an increase in the concentration of nanoparticles in aluminum, its ultimate strength and specific electrical resistance increase. The dependences of the ultimate strength and electrical resistance of aluminum on the concentration of SiC and BN nanoparticles are very similar and close to linear (in the investigated range of concentrations of introduced particles. With an increase in the concentration of introduced nanoparticles the mechanical strength of the resulting material grows faster than the electrical resistivity. In the experiments, the ultimate strength of the samples increased by 22%, while the electrical resistance increased by 5-6%. This opens up new possibilities for industrial applications of such materials, for example, in manufacture of self-supporting wires in power lines.

No abstract

Экспериментально и численно исследовалось влияние реверсных режимов МГД-перемешивания на структуру слитка и гидродинамические процессы при кристаллизации алюминиевого сплава АК7 в цилиндрическом тигле. В результате физических экспериментов выявлено, что с ростом интенсивности вращающегося магнитного поля, вызывающего тороидальное течение металла, уменьшается размер зерна в закристаллизовавшемся слитке. Обнаружена функциональная зависимость с выраженным экстремумом между величиной зерна в структуре слитка и периодом реверсных переключений вращающегося магнитного поля. Добавление бегущего магнитного поля сначала приводит к укрупнению зерна, но с увеличением скорости полоидального течения эффект снижается. Выяснилось, что связь между размером зерна и твёрдостью слитка слабая. Для определения гидродинамических параметров, влияющих на структуру слитка в реверсном режиме МГД-перемешивания, проведено численное моделирование. Установлено существенное влияние на процессы массопереноса колебаний гидродинамических полей вследствие реверсных переключений. Энергия вертикального течения резко возрастает в интервале периода от 2 до 5 с, но в экспериментально рассмотренном интервале периода реверсных пульсаций вращающегося магнитного поля эта энергия монотонно уменьшается. Плотность кинетической энергии крупномасштабных течений и энергии турбулентных пульсаций с увеличением периода монотонно возрастают.