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