《表1 合金熔体在砂型中和直径8mm金属网内、外的雷诺数》

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《交流电脉冲调控Al-7%Si合金中α-Al相形态演化机制》

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式中:ρ为合金熔体的密度，2.40g·cm-3（720℃），υ为合金熔体的特征速度，λ为特征长度（金属网内λ=8mm，金属网外λ=13mm），μ为合金熔体的动力粘性系数，1.04mPa·s（720℃）[21]。由式（14）、式（15）计算可得在不同密度脉冲电流作用下，合金熔体在砂型中和直径8mm金属网内、外的雷诺数，如表1所示（括号中是此状态下雷诺数对应的微观凝固组织图的标号，与图3中的图对应）。由表1可以看出，合金熔体的雷诺数在砂型中和金属网内、外存在明显差别。相同电流密度条件下，无金属网铸型中合金熔体雷诺数最大，金属网外次之，金属网内最小。且当电流密度为300A·cm-2时，金属网内的雷诺数远小于电流密度为110A·cm-2时砂型中的雷诺数，进一步表明金属网可以显著限制内部的熔体对流。因此，电脉冲下初生α-Al相形态演化与雷诺数表征的熔体对流的关系可以被深入探讨。铸型中与熔体流动状态相关的雷诺数与微观组织形貌的关系如图7所示。由图7可看出，随着雷诺数的增大，初生α-Al相由粗大的树枝状晶逐渐转变为蔷薇状。对于蔷薇状形貌的出现存在一个雷诺数临界值（1.66×104），当雷诺数小于该值时，熔体强制对流较弱，并不足以引起树枝晶的碎断，初生α-Al相为树枝状晶；当雷诺数大于该值时，引起了熔体剧烈的对流，导致了树枝晶的碎断，初生α-Al相开始转变为蔷薇状。依据计算的雷诺数，可以很好地解释砂型中的试样，当脉冲电流密度大于165A·cm-2时，部分初生的α-Al相形貌已经开始转变为蔷薇状，而对于金属网外的试样，当脉冲电流密度大于230A·cm-2时，部分初生的α-Al相形貌才开始转变为蔷薇状，金属网内的初生α-Al相始终为粗大树枝状晶。