熔体过热历史对Ni基高温合金定向凝固界面形态的影响

在控制温度梯度、抽拉速率等工艺参数相同的条件下,首次发现熔体过热历史对Ni基高温合金定向凝固界面形态具有显著影响．随着熔体过热温度的提高和过热时间的延长,液固界面稳定性降低;相反,随着低温静置时间的延长,液固界面稳定性提高．熔体热历史对定向凝固液固界面形态影响的根本原因在于对熔体结构状态的改变,进而影响凝固过程.     

熔体过热对定向凝固界面形态稳定性的影响

熔体过热处理的弛豫过程和引起的不可逆过程使熔体状态变化出现滞后效应,从而影响定向凝固界面形态稳定性.在熔体过热处理后的结构滞后状态下,合金熔体的粘滞性η减小.非平衡溶质分配系数κ增大（在κ0<1的条件下）,同时成分过冷度也趋于增加.当过热处理温度T 低于合金的临界过热温度T C时,随着T 提高,η值减小和κ值增大,增加了平界面的稳定性;当过热处理温度T 高于合金的临界过热温度T C时,随着T 提高,成分过冷度有显著增大,又导致了平界面的失稳.     

Zn-5%Al合金定向凝固液固界面形态分析

对Zn-5%Al合金在不同液淬下拉速率和过热状态下的定向凝固液固界面形态进行了研究。结果表明,当合金熔体的过热温度分别为较低和较高时,随着液淬下拉速率的增加,定向凝固界面形态变化与一般的界面形态演化相比各自表现为相符和相异;定向凝固界面稳定性变化存在着若干个由液淬下拉速率和过热状态互相制约决定的分界点。     

抽拉速率和过热温度对Zn-5%Al合金定向凝固界面的影响

采用Zn-5%Al合金,对不同抽拉速率和过热条件下的定向凝固界面进行研究。结果表明,当合金熔体的过热温度为450℃时,随着抽拉速率从1.1μm/s增加到11.1μm/s,液固界面呈现平面—细胞—胞枝变化,与一般的界面形态演化相符;当熔体的过热温度为610℃时,在相同的抽拉速率条件下,液固界面呈现平胞—平面—枝晶变化,不同于一般的界面形态演化。采用界面稳定性动力学理论分析了抽拉速率和过热温度对液固界面的影响,得出定向凝固界面稳定性变化,存在着若干个由抽拉速率和过热互相制约决定的分界点。     

熔体过热处理对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织的影响

分别在750、850、950和1050℃下，研究熔体过热处理对Al-4．7％Cu（质量分数）合金定向凝固组织的影响，利用综合热分析仪测定Al-4．7％Cu合金熔体结构特征及变化过程。结果表明：经过950℃和1050℃过热处理的一次枝晶间距比在750℃常规过热直接定向凝固的分别减小了31．2％和36．2％；随着熔体过热时间的延长，一次枝晶间距减小，组织越来越细密；但随着低温保持时间的延长，一次枝晶间距增大，组织越来越粗大，表明熔体高温处理对定向凝固组织形态的影响逐渐衰退；熔体过热处理对Al-4．7％Cu合金定向凝固组织有显著影响的原因在于熔体过热处理改变了熔体结构状态。     

温度诱导的液-液结构转变对Sn-10％Bi合金凝固的影响

以温度诱导的液-液结构转变为切入点,研究了Sn-10％Bi合金经不同过热处理后凝固行为和凝固组织的变化.首先利用自制的定向凝固装置进行了液-液结构转变对Sn-10％Bi合金的定向凝固影响的研究.然后测定经不同过热处理的合金熔体相应的凝固曲线,并观察凝固组织.结果表明,相对于在结构转变前保温处理的熔体,经历了结构转变的合金熔体,凝固时所需过冷度增大,并且凝固组织显著细化;揭示了温度诱导液-液结构转变对合金凝固行为及组织有着明显影响.     

熔体过热温度对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织和性能的影响

在温度梯度和抽拉速率一定的条件下,研究熔体过热温度Ts对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织及力学性能的影响,利用综合热分析仪测定Al-4.7%Cu合金熔体结构特征及变化过程。试验结果表明:熔体过热温度对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织及力学性能有显著影响,经过1 050℃过热处理的一次枝晶间距1λ比在750℃无过热直接定向凝固的减小了35%左右,抗拉强度提高了近30%,伸长率提高了近40%;熔体过热处理改变了熔体的结构状态,从而影响了最终组织及性能;通过熔体过热处理的Al-4.7%Cu合金,其富Cu相明显减少,断口韧窝数量显著增加。     

Cu-Cr合金初始凝固界面形态对组织形成的影响

依据定向凝固初始过渡区的溶质分布,探讨了Cu-1.0wt%Cr合金凝固界面形态对组织形成的影响.研究表明:亚共晶Cu-1.0wt%Cr合金初始非稳态定向凝固过程经历了平面状初生α相、完全(α+β)共晶组织以及枝晶状α相和共晶的混合组织的三个演变阶段.随着凝固速度的增加,初始过渡区内单相α的凝固长度减小;初始凝固平界面易在初始过渡区的单相α生长阶段发生失稳,并导致完全(α+β)共晶组织的凝固过程不会发生.理论分析得到的初始过渡区平界面失稳及组织演变的规律,与实验结果相吻合.     

Al-4%Cu合金定向凝固温度梯度变化及界面形态演化规律

摘　要：研究了Al-4%Cu合金定向凝固界面形态随抽拉速率的演化规律及其转变机制.通过测量自行研制的定向凝固设备的温度梯度,发现温度梯度随抽拉速率的增大而减小,并随炉体温度的升高而增大.研究了Al-4%Cu合金定向凝固的界面演化及生长形态,对比后发现,在胞状生长过程中,竞争淘汰是主要的生长方式;而在高速抽拉过程中,尖端开裂是枝晶的主要生长方式.     

定向凝固速率对Cu-7．9％Co包晶合金凝固组织的影响

对Cu-7．9％Co包晶合金不同定向凝固速率下的凝固组织进行了研究。结果表明：在定向凝固速率1μm／s～100μm／s下，随凝固速率的提高，初生α-Co相体积分数减少，使形态从定向生长的枝晶转变为等轴枝晶，相应地β-Cu包晶相的生长界面形态由平界面转变为枝状界面。利用最高界面生长温度假设，计算得到了凝固速率在0．55μm／s～5000μm／s范围内α-Co相领先于β-Cu相生长，与实验结果较为吻合；并当凝固速率大于5000μm／s时，β-Cu相的凝固界面生长温度高于α-Co而成为领先相，可以不通过包晶反应直接从熔体中凝固析出。     

EFFECT OF MELT SUPERHEAT ON DIRECTIONAL SOLIDIFICATION PROPERTIES OF Al-Cu ALLOY

本文研究了熔液过热对溶质分配系数及对定向凝固过程中界面形态临界条件的影响。 研究发现,实际溶质分配系数是液体状态的函数。提高熔液过热度导致实际溶质分配系数的增大(K_o<<的元素),并减小固-液界面形态稳定的临界比值(G/R),从而有利于定向凝固的进行。     

生长速率对NiAl-7.8Mo亚共晶合金定向凝固组织及界面形态的影响

采用高温度梯度定向凝固装置制备了NiAl-7.8Mo亚共晶合金,系统研究了生长速率对合金凝固时界面形态、枝晶生长及初生相析出的影响.随生长速率的增大,固液界面依次呈现平、胞枝、枝的形貌转变,初生β相的一次枝晶间距λ1在胞晶生长阶段逐渐增大,而在枝晶生长阶段λ1又逐渐减小;二次枝晶间距λ2随生长速率的增加一直减小.初生β相的析出量随生长速率的增加而增加.分析结果表明:生长速率增加导致熔体过冷度增加,使得NiAl初生相形核率增加,最终导致初生β相的析出量随生长速率的增加而增加.     

熔体过热处理温度对铸态镍基高温合金K417返回料组织和力学性能的影响

用金相显微镜和扫描电镜研究了镍基高温合金K417返回料在1530, 1650, 1700, 1800 ℃下进行5 min熔体处理后显微组织以及碳化物尺寸、分布和形态的变化,并研究了熔体过热处理后组织变化对合金室温拉伸性能和高温拉伸性能的影响。结果表明,在相同铸造条件下,熔体高温处理能使碳化物由块状向骨架状转变并有效阻止裂纹的扩展,从而使合金得到良好的室温和高温强度及塑性     

铌在铀熔体中的溶解扩散行为研究

铀铌合金具有优异的抗腐蚀性能和良好的综合力学性能,是核工程中重要的结构与功能材料。通过直接真空感应熔炼的方式实现铀铌合金的合金化,可大幅度提高铀铌合金的生产效率。然而,铀铌合金的真空感应熔炼合金化过程易出现合金化不充分的现象,该问题主要与固态铌在铀熔体中的溶解扩散过程有关。为了提高对固态铌在铀熔体中的溶解扩散的认识,精确优化铀铌合金的真空感应熔炼工艺,提升铀铌合金材料质量,本文对固态铌在铀熔体中的溶解扩散行为进行了研究。通过溶解扩散实验获得铌在铀熔体中的溶解速率v与熔体温度T存在v=0.3651exp(-21150[K]/T)[m/s]关系;对U/Nb溶解扩散界面进行了表征,结果显示铌溶解于铀熔体的过程中,U/Nb溶解扩散界面形成了与固态Nb存在位向关系的片状结构;对比有无电磁搅拌情况下铌在铀熔体中的溶解行为及U/Nb界面结构,结果表明电磁搅拌提高了铌在铀中的溶解速率并改变了U/Nb界面的片状结构。     

Interfacial phase formation of Al-Cu bimetal by solid-liquid casting method

The solid-liquid method was used to prepare the continuous casting of copper cladding aluminium by liquid aluminum alloy and solid copper, and the interfacial phase formation of Al-Cu bimetal at different pouring temperatures (700, 750, 800 ℃) was investigated by means of metallograph, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) methods. The results showed that the pouring temperature of aluminum melt had an important influence on the element diffusion of Cu from the solid Cu to Al alloy melt and the reactions between Al and Cu, as well as the morphology of the Al-Cu interface. When the pouring temperature was 800 oC, there were abundant Al-Cu intermetallic compounds (IMCs) near the interface. However, a lower pouring temperature (700 ℃) resulted in the formation of cavities which was detrimental to the bonding and mechanical properties. Under the conditions in this study, the good metallurgical bonding of Al-Cu was achieved at a pouring temperature of 750 ℃.     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

Effect of electric current on stability of solidification interface morphology

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰａｓｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｏｌｉｄ ｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｎｏｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｈａｓｂｅｅｎｔａｋ ｅｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｂｙｕｓｉｎｇｅｌｅｃ ｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔ .Ｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｌａｇｒｅ ｍｅｌｔｉ…     

电磁无接触成形过程熔体形状的数值模拟及实验研究

应用有限元方法模拟计算了电磁约束成形过程中感应器结构、固／液界面位置、熔体上顶面位置、电流频率及熔体种类对熔体形状的作用规律。结果表明：喇叭形内壁的感应器中熔体可获得侧面基本垂直的理想形状；固／液界面、熔体上顶面位置对熔体形状有明显的影响：电流频率的变化对熔体成形形状的影响很小：在感应器结构、固／液界面及熔体上顶面位置等确定后，合金种类对熔体形状几乎没有影响。同时对电磁成形规律进行了研究，表明实验与模拟计算的结果取得了很好的吻合。用电磁成形方法完成了Al合金、TiAl化合物和Ni基高温合金的无接触成形，制备出了样件，并对组织实现了定向控制。