方波脉冲电流对Al-50％Cu合金定向凝固组织的影响

研究了方波脉冲电流对过共晶Al-50%Cu合金定向凝固组织的影响,主要考察了不同脉冲电流幅值和频率对合金枝晶间距和生长形态的作用效果.试验结果表明,随着脉冲电流幅值和频率增大,一次枝晶间距减小,主要是焦耳热的作用.此外,过共晶Al-50%Cu柱状晶随着脉冲电流的增加出现了V字型生长,失去定向凝固的方向性.这是由于脉冲磁压力和生长速度两方面作用的叠加导致柱状晶的生长方向发生改变的结果.     

低压脉冲电流对Al- 4.5Cu合金凝固组织的影响

研究了低压脉冲电流作用下Al-4．5Cu合金凝固组织的变化，考察了冷却速度、脉冲电压和处理时间对合金晶粒大小的影响。试验结果表明：在低压脉冲电流的作用下，Al-4.5Cu合金的凝固组织显著细化，其初生相由发达的树枝晶转变为均匀细小的蔷薇状晶体。合金的晶粒尺寸随着冷却速度的增加而逐渐减小。随着脉冲电压的提高，合金的晶粒尺寸逐渐减小；当脉冲电压达到400V时，晶粒尺寸略有回弹。随着处理时间的增加，合金的晶粒尺寸逐渐减小；当处理时间大于10min时，晶粒尺寸随着处理时间的增加而略有增大。     

方波脉冲电流对Al-Cu合金凝固组织的影响

针对单极方波脉冲电流幅值对Al-Cu合金凝固组织的影响进行了试验研究。结果表明,脉冲电流对亚共晶Al-5Cu和过共晶Al-50Cu合金的凝固组织和初生相有明显细化作用,这主要是由于方波脉冲电流频域较宽,高次波的能量衰减较慢,对凝固系统所做的有效功值较高。由于电流及感生磁场的不均匀性而产生的磁场梯度漂移和磁力线曲率漂移,使得过共晶Al-50Cu合金中Al3 及Cu 离子沿磁场方向迁移,在脉冲电场作用下,促使初生相CuAl2沿磁场方向优势生长。     

电流对Al-4.5%Cu合金定向凝固组织的影响

为揭示脉冲电流对晶体生长的影响机理,研究了脉冲电流和直流电对Al-4.5%Cu合金定向凝固胞状树枝晶组织的影响。结果表明:脉冲电流和直流电都能消除二次枝晶臂,减小糊状区深度和宽度,使一次枝晶间距减小;比较而言,脉冲电流处理的固-液界面较为平直,而直流电使界面变得凸凹起伏。分析认为电流偏聚所形成的热效应导致胞晶分裂可能是电流影响胞晶一次间距的主要原因,而脉冲电流引起的强制对流使得固-液界面更加平直。     

热电磁流体动力学对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

在定向凝固条件下 ,施加横向磁场。当磁感应强度 <1T时 ,有磁场存在时的显微组织较无磁场时枝晶间距增大 ,且随磁感应强度的增大 ,枝晶间距增大 ,二次枝晶间臂变粗 ,这是热电磁流体动力学影响的结果。     

纵向强磁场对定向凝固Al-4.5%Cu合金显微组织的影响

强磁场可明显影响Al—4．5％Cu（质量分数）合金定向凝固组织．在温度梯度GT=38K／cm,生长速率较低（R=5μm／s）时,10T强磁场使液-固界面处的树枝晶变得不规则,低于共晶温度以下的固相区定向枝晶组织消失,组织细化;在生长速率R=50μm／s时,10T强磁场使得枝晶沿与凝固方向成一定角度定向排列,X射线衍射表明（111）方向转向磁场方向;在生长速率较高（R=100μm／s）的情况下,10T强磁场使得枝晶粗化,一次枝晶间距增大．从热电磁流体理论和磁晶的各向异性角度分析了上述现象．     

试样尺寸对Al-4.5%Cu合金定向凝固组织和界面稳定性的影响

在传统Bridgeman方法下,利用Al-4.5%Cu合金内外同心嵌套试样,研究了自然对流对凝固过程及组织的影响。试验结果显示,温度梯度和抽拉速率均相同的定向凝固试样,尺寸较大试样的组织呈规则胞状或树枝状时,对应尺寸较小试样组织胞晶尖端发生分叉或杂乱树枝状,表明尺寸较小的试样液-固界面稳定性较差。较小试样尺寸限制了液相中自然对流致使溶质原子液-固界面处大量富集是凝固组织不规则与液-固界面不稳定的主要原因。     

脉冲电流对亚共晶A-Si合金凝固组织的影响

采用自制的脉冲电源，通过调节脉冲电流峰值，研究了脉冲电流峰值对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响。结果表明；随着脉冲电流峰值的增大，合金的的宏观组织愈加细化；微观组织中，先析出相α-Al枝晶形态趋于向等轴晶转变，而共晶Si组织逐渐粗化。     

Cu含量对Al-Cu合金定向凝固组织及一次枝晶间距影响

选用Al-Cu合金进行定向凝固试验,对不同铜含量的Al-Cu合金一次枝晶微观组织形貌进行分析,并测定了一次枝晶间距.实验结果表明:在铜含量较低时,适当增加铜含量能促进枝晶生长的规整性;当含铜量为1.77％时,定向凝固组织并不明显.随着含铜量的增加,可观察到较为细小的一次枝晶组织,一次枝干呈平行生长趋势,且枝干间距较均匀,二次枝晶呈点状分布在一次枝干上.当试样铜含量从1.77％增加到3.00％时,一次枝晶间距逐步增大,但枝晶间距增加幅度较小;当铜含量较小时,试样铜含量对枝晶间距的影响不明显.     

定向凝固Al-4%Cu合金微观组织和溶质浓度影响因素研究

以Al-4%Cu亚共晶合金为研究对象,研究不同试样尺寸、初始变形量以及晶体取向条件下定向凝固单晶Al-4%Cu合金微观组织、固溶体中溶质浓度变化,以及凝固过程中溶质的分布规律和影响因素。结果表明,随着试样直径增大,Al-4%Cu合金内非平衡共晶相体积分数提高,Cu溶质成分曲线越平缓,α-Al固溶体Cu溶质分布更加均匀,晶内偏析减小,这主要是由于大尺寸试样熔体中自然对流更加充分,促进了溶质在液相中的扩散,减轻了固液界面前沿溶质的富集;施加一定塑性变形后,由于变形导致试样中位错密度增加,位错增殖和运动过程中形成的空位缺陷可以容纳更多溶质原子,因而凝固初期Cu成分曲线升高,α-Al固溶体中溶质浓度增大;对于不同取向的试样,随着晶体取向偏离[001]方向角度增大,微观偏析先降低后增大,而固溶体中溶质浓度先增大后降低。这是由于固/液界面能存在各项异性,溶质原子进入固/液界面的难易程度与晶体取向相关,不同晶面原子的吸附能力不一致,从而导致固液界面前沿溶质富集和固溶体中溶质浓度存在差异。     

高密度脉冲电流作用下LY12铝合金的凝固组织

研究了高密度脉冲电流作用下ＬＹ１２铝合金的凝固组织,试验结果表明嵩密度的脉冲电流可明显地改善该合金凝固组织。和未经电流处理的样品相比,其组织明显细化和等轴化,且脉冲电流愈强,且脉冲电流愈强,这种效果愈显著。     

电流在金属凝固过程中的应用

综述了连续电流和脉冲电流在金属凝固过程中的应用现状,从理论上归纳和分析了电流对凝固过程产生作用的主要机制,并对电流在凝固过程中的应用和研究进行了展望。     

电脉冲孕育处理对Al-5Cu合金热裂的影响

研究了不同电脉冲孕育处理参数对Al-5Cu合金热裂倾向的影响.结果表明,不同电脉冲孕育处理参数均可降低Al-5Cu合金的热裂倾向,处理后该合金热裂临界应力比未处理试样提高了约3倍.合金热裂倾向改善的原因是,电脉冲孕育处理细化了Al-5Cu合金组织,减少了共晶相的数量,缩短了合金凝固温度区间.     

脉冲电流对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响

通过调节脉冲电流峰值电压,研究了脉冲电流峰值电压对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响,并与MgCO3变质处理进行了对比。结果表明,随着脉冲电流峰值电压的增大,合金的凝固组织愈加细化,力学性能不断提高;当脉冲电流峰值电压达到2000V时,脉冲电流处理试样的抗拉强度比未处理试样提高了25%、伸长率提高了128%,比变质处理的抗拉强度提高了4%、伸长率提高了14%。     

脉冲处理对Al-6Zn-3Mg-2Cu合金铸轧板组织及性能的影响

研究了常规铸轧过程中施加20、50和150Hz频率,电流强度为400A的脉冲电流对Al-6Zn-3Mg-2Cu合金铸轧板的组织及力学性能的影响。结果表明,经20Hz的脉冲电流处理后,Al-Zn-Mg-Cu合金铸轧板偏析情况大为改善,微观组织显著细化;150Hz脉冲电流对铸轧板的组织影响不大;铝合金中τ相广泛分布,呈网状或岛状;同时,经20Hz脉冲电流处理的铸轧板抗拉强度可达320MPa,是常规铸轧板强度的1.3倍;样品具有脆性断裂特征,脉冲处理后韧性有所提高。     

连续定向凝固Be-Ag-Cu合金的组织和性能

研究了连续定向凝固Be-Ag-Cu合金棒材的铸态及冷加工后微观组织、力学性能和电学性能.定向凝固Be-Ag-Cu合金棒具有纵向连续纤维晶组织,与连续定向凝固单晶铜杆相比,Be-Ag-Cu合金具有高的强度、较高的塑性和电导率等特点.静拉伸断口形貌观察表明,定向凝固Be-Ag-Cu合金棒穿晶韧性断裂,其微观断口均呈山峰状,试样的宏观断口呈扁形且存在滑移线.经过大变形冷加工后Be-Ag-Cu合金具有致密的纤维组织结构,电导率略有下降,强度显著增加.     

不同参数脉冲电流对不锈钢Cr18Ni9Ti凝固组织的影响

采用储能电容为1200μF的脉冲电源，在不同的脉冲电压下，对奥氏体不锈钢1Crl8Ni9Ti进行脉冲电流处理。实验结果表明：脉冲电流能够细化奥氏体不锈钢的凝固组织，使奥氏体一次枝晶长度缩短，二次枝晶间距减小。在一定范围内，脉冲电压升高和脉冲重复率增大都有利于奥氏体不锈钢凝固组织的细化和改善。