[发明专利]向导电流体传播振动的方法及其凝固熔化金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及向导电流体传播振动的方法和使用该振动传播方法凝固熔化金属的方法。

背景技术

通过向要凝固的熔化液态金属传入振动可以有效地对凝固结构和精炼进行控制。例如，众所周知通过向超冷液态金属传入机械冲击来启动凝固过程。通过在凝固期间向熔化液态金属传入振动来建立精细结构和通过向熔化液态金属提供压缩波来推动排气过程的方法也是众所周知的。

在小规模环境中，通过向装入液态金属的整个熔炉传入指定的机械振动，可以容易地向液态金属传入指定振动。然而在大规模工业环境中，难以通过机械方式向整个大型熔炉传入指定振动。因此目前有人尝试将磁致伸缩振荡器或电致伸缩振荡器放入液态金属以便向液态金属传入指定振动。还有，可以尝试将由扬声器产生的压缩振动波引入液态金属以向液态金属传入指定振动。

然而如果使用了这种磁致伸缩振荡器或电致伸缩振荡器，上述振荡器可能在液态金属中熔化或毁坏以致污染液态金属。振荡器输出功率方面的限制也限制了传入振动的幅度。并且，如果使用这种压缩波，由于增加了液态金属和环境大气之间的声阻，压缩波可能会在液态金属与环境大气之间的边界上几乎被完全反射掉，以致未被传入液态金属。结果，目前为止尚未开发出在大规模工业环境中向液态金属传播振动的方法。

发明内容

本发明的一个目标是提供一个向液态金属传播振动并且可用于大规模工业环境的新型方法。

为了实现上述目标，本发明涉及一个向导电流体传播振动的方法，该方法包括的步骤有：

准备一种指定导电流体，并且

向导电流体提供一个指定的静态磁场和波以满足等式：

2πf/(σ/ρ)B²  .....(1)

(f：提供的波的频率(Hz)，σ：导电流体的导电率(S/m)，ρ：导电流体的密度(kg/m³)，B：所提供的静态磁场场强(T))，从而产生指定振动并传入导电流体。

发明人经过大量的努力实现了上述目标。他们设想的方法是，以通过向诸如液态金属的熔化导电流体提供电磁力在导电流体中产生和传播指定振动的方式取代使用机械振动，振荡器或扬声器的传统方式。

至今为止，众所周知只有压缩波能够被传播到诸如液态金属的导电流体中。另一方面，电磁力产生的振动是横波。因而在本发明中，在导电液体内产生并传播横波以便向导电流体传入指定振动。如上所述，由于众所周知只有压缩波能够被传播到导电流体中，发明人致力研究出了产生并传播源自电磁力的横波的方法。

如果向导电流体提供强度相对较大的静态磁场，则所提供的静态磁场会导致产生指定的磁场扰动，并且以对流方式传播上述扰动。即，如果导电流体在静态磁场的影响下流动，则会产生感应电流并改变所提供的静态磁场的分布。在这种情况下，导电液体的流动方式就象磁通线穿入流体质点那样。

于是发明人发现，通过在上述条件下向导电流体提供静态磁场和指定的波，可以产生横波并传播到导电流体中。结果，通过电磁力可以在导电流体内产生并传播指定振动。本发明的实现是建立在大量上述研究和开发基础之上的。

根据振动传播方法，源自一个静态磁场和波的指定电磁力在导电流体中产生指定的振动。因而在没有大型装置的情况下可以轻易地在导电流体中产生振动。从这个观点看，本发明的传播方法可较好地用于大规模工业环境中。

例如，本发明的传播方法可较好地用于凝固熔化液态金属。在这种情况下，根据本发明在凝固过程中向液态金属提供指定的静态磁场和波以满足上述要求。在这种情况下，对凝固结构大小的控制是不受限制的，因而可以方便地细化凝固结构。

附图说明

为了更好地理解本发明，请参照附图，其中

图1是一个示意图，其中示出了一个基于本发明的振动传播方法并且被用于凝固SnPb合金的装置。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明。在本发明中，需要向导电流体提供指定的静态磁场和波以便满足上述等式(1)。仅在等式(1)被满足的情况下波的类型和频率才不受限制。然而在诸如液态金属凝固的真实过程中，由于液态金属导电率的范围为10⁵-10⁷S/m并且液态金属密度范围为10³-10⁴kg/m³，通过提供强度介于几个特斯拉至几十个特斯拉之间的静态磁场和频率介于几百Hz至几千Hz之间的波来满足等式(1)。