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1　概述1

1.1 电磁冶金学的沿革1

1.2 冶金工程电磁利用技术5

1.2.1 冷坩埚6

1.2.2 夹杂物的去除8

1.2.3 连铸板坯生产的应用9

1.3 涉及强磁场的新现象12

1.3.1 强磁场的分类13

1.3.2 强磁场技术应用15

思考题20

2　电磁场理论基础21

2.1 电磁场的基本性质21

2.1.1 电磁场守恒定律22

2.1.2 电磁能量的传输22

2.1.3 电磁能量与能流23

2.2 电磁场基本方程式25

2.2.1 位移电流25

2.2.2 安培环路定理27

2.2.3 麦克斯韦方程式27

2.2.4 麦克斯韦方程组的表达形式及其意义31

2.3 磁场的传播33

2.3.1 电磁波的传播33

2.3.2 无线电波的传播34

思考题36

3　电磁流体力学37

3.1 MHD流程的基础方程式和边界条件37

3.1.1 基础方程式37

3.1.2 边界条件39

3.2 磁场对流体运动的影响41

3.2.1 哈特曼流动41

3.2.2 小扰动流动51

3.2.3 几种结晶器中磁场对流体的影响55

3.3 定性考虑基本方程57

3.3.1 磁场分布57

3.3.2 电流分布59

3.3.3 交变磁场下的电磁力分析60

3.4 磁流体力学相似特征数61

3.4.1 流体力学相似特征数61

3.4.2 磁流体力学相似特征数63

3.5 　W？《Rm《1的流动的近似分析69

思考题69

4　电磁场数值模拟70

4.1 非定常流体定义70

4.1.1 非定常流体分类70

4.1.2 定常流动与非定常流动模型71

4.2 解析方法72

4.3 数值求解方法72

4.3.1 差分法72

4.3.2 有限元法77

4.3.3 积分法89

4.4 流体方程的数值解析90

4.4.1 流体方程解析基础90

4.4.2 流体方程解析方法91

4.5 电磁场的解析方法92

思考题93

5　电磁铸造94

5.1 电磁铸造的发展94

5.2 电磁铸造原理97

5.2.1 电磁铸造基本原理97

5.2.2 电磁铸造温度场分析98

5.2.3 电磁铸造材料的宏观组织形成机理98

5.3 凝固过程的动量传输98

5.3.1 液体金属的对流98

5.3.2 枝晶间液体金属的流动99

5.3.3 对流对结晶过程的影响100

5.4 电磁铸造工艺及设备101

5.4.1 电磁铸造工艺101

5.4.2 电磁铸造设备102

5.5 电磁铸造技术研究新进展104

5.5.1 铸造各种形状的铸锭104

5.5.2 不同材料的电磁铸造104

5.5.3 水平电磁铸造技术105

5.5.4 铝合金薄板的电磁铸造106

思考题107

6　电磁技术在冶金方面的应用108

6.1 板形控制功能108

6.1.1 冷坩埚感应熔炼技术108

6.1.2 悬浮熔炼109

6.2 驱动功能111

6.2.1 背景111

6.2.2 电磁泵的工作原理及分类112

6.2.3 应用电磁泵的装置与效果112

6.3 流量抑制功能114

6.3.1 概念及发展历程114

6.3.2 电磁制动技术的原理及分类115

6.3.3 电磁制动技术的应用效果115

6.4 磁选功能115

6.4.1 背景115

6.4.2 磁选原理117

6.4.3 磁选设备及应用117

6.5 感应加热功能121

6.5.1 概念及发展历程121

6.5.2 电磁感应加热原理及装置121

6.5.3 电磁感应加热技术的应用122

6.6 检测功能122

6.6.1 背景122

6.6.2 洛伦兹力测速原理123

6.6.3 洛伦兹力测速装置及效果123

6.7 精炼功能125

6.7.1 背景125

6.7.2 电磁分离技术的工作原理125

6.7.3 电磁分离技术的分类125

6.7.4 电磁分离夹杂物技术与净化效果126

6.8 凝固组织控制127

6.8.1 材料凝固应用背景127

6.8.2 凝固组织控制原理127

6.8.3 电场对合金凝固行为的影响127

6.8.4 电场对合金固态转变的影响128

6.9 电磁搅拌130

6.9.1 电磁防漩130

6.9.2 电磁稳流和电磁加速技术133

6.10 电磁侧封135

6.10.1 背景135

6.10.2 电磁侧封的基本原理136

6.10.3 电磁侧封的方式与装置137

思考题138

7　电磁流体力学在材料制备方面的应用139

7.1 强磁场条件下材料制备原理140

7.1.1 强磁场对材料结构的影响140

7.1.2 强磁场对材料性能的作用142

7.2 强磁场热处理143

7.3 复合涂层及薄膜材料制备144

7.3.1 复合涂层的制备144

7.3.2 强磁场下薄膜制备方法144

7.3.3 强磁场对薄膜微观结构演化及磁性能的影响145

7.4 梯度功能材料制备146

7.4.1 冶金过程强磁场下梯度功能材料制备原理146

7.4.2 梯度功能材料的制备148

7.5 对碳纤维石墨化的影响149

7.6 强磁场对晶体取向的影响150

7.6.1 晶体取向强磁场作用原理150

7.6.2 凝固法制备取向材料152

7.6.3 半固态热处理法制备取向材料152

7.6.4 固态热处理法制备双向与排列材料152

7.7 粉末材料制备153

7.7.1 粉末材料制备背景153

7.7.2 电磁雾化原理及效果153

思考题154

参考文献155