抽拉速率对定向凝固NiAl-43V合金组织演化的影响

采用定向凝固技术制备Ni-28.5Al-43V过共晶合金,研究初始过渡区和稳态区在不同抽拉速率下的组织形态转变,对初生α(V)相和(α+β)共晶竞争生长进行理论计算。结果表明:在恒定温度梯度GL=310 K/cm,NiAl-43V过共晶合金初始过渡区凝固过程在低速抽拉速率下(v=(2~6)×10^-6m/s)经历胞状初生α(V)相+(α+β)共晶、枝晶α(V)相+(α+β)共晶两个阶段;中速抽拉速率(v=(10~60)×10^-6m/s)经历条状初生相、胞状初生α(V)相+(α+β)共晶、枝晶α(V)相+(α+β)共晶3个阶段;高速抽拉速率(v=(90~150)×10^-6m/s)下条状初生相阶段逐渐消失,演变为中速的后两个阶段;在抽拉速率条件下(v=(2~150)×10^-6m/s),固液界面依次经历平、胞枝、枝晶的形貌转变;初生相和共晶界面生长温度相同时,临界生长速率v1=4.31×10^-6m/s和v2=6.796 285×10^-2m/s,与生长速率v=2×10^-6m/s时的共晶组织基本吻合。     

Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究

将元胞自动机法和有限差分法相结合,建立焊接熔池凝固过程中枝晶生长模型。运用此模型对Ti-Al合金凝固过程显微组织进行模拟研究,分析形核数及冷却速率对显微组织的影响。结果表明:Ti-Al合金焊缝处显微组织主要表现为柱状晶,且随时间的延长,枝晶之间竞争生长激烈,高次枝晶随之产生;形核数增加,枝晶间距减小,高次枝晶生长受限,出现胞枝混合现象;冷却速率不仅影响枝晶生长速度和枝晶臂间距大小,而且带来严重的溶质浓度偏析。     

Cr含量对一种单晶高温合金凝固行为的影响

为获得Cr元素在新一代单晶高温合金中的作用,在真空定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备Cr的质量分数为2%和4%的两种单晶高温合金,保持其他合金元素含量不变,用JMat Pro软件计算、光学显微镜、扫描电镜、热分析等方法研究Cr含量对单晶高温合金凝固特征和凝固组织的影响。结果表明:随着Cr含量的增加,合金的固相线、液相线降低,固溶热处理窗口变窄,而糊状区宽度增加,γ′相含量和组织不稳定性增加;合金一次枝晶间距稍有减小,共晶含量增加,合金元素的枝晶偏析程度增加;合金枝晶干、枝晶间的γ′相尺寸减小,其均匀化和立方化程度稍有增加。     

ULCB钢焊接熔池CET转变数值模拟研究

基于元胞自动机法和有限差分法(CA-FD)建立ULCB钢熔池凝固枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟ULCB钢埋弧焊对接接头熔池凝固时,初生柱状晶结晶转变为次生等轴晶结晶过程中的枝晶生长与溶质浓度的变化。结果表明:焊接熔池凝固开始时,初生柱状晶间竞争生长激烈,主干枝晶长大方向同于温度梯度较大的方向,且生长速度较快;其他方向受抑制较严重,但在竞争中慢速持续生长;同时,在初生枝晶与初生枝晶臂之间、初生柱状晶与次生等轴晶之间的残余液相中,溶质积累,凝固过程结束后形成严重的枝晶偏析。     

冷却速率对ZA35-0.3Sr合金组织和性能的影响

利用水平Bridgman定向凝固装置,对ZA35-0.3Sr合金进行定向凝固实验,研究冷却速率对ZA35-0.3Sr合金组织和性能的影响。结果表明:在牵引速率为200μm/s条件下,定向凝固ZA35-0.3Sr合金组织由枝晶向等轴晶转变,晶粒细化效果显著,当载荷为120 N,合金磨损率最低,为0.014 9 g/(s·m2);牵引速率增大,合金硬度先升高后下降,牵引速率为200μm/s,合金硬度最大,为132HB。     

Mg-14Zn-5Al合金原始组织对其部分重熔行为的影响

用圆锥铜模制备不同冷却速率下Mg-14Zn-5Al合金的铸态试样,研究冷却速率对合金的铸态组织以及不同原始铸态组织对其部分重熔行为的影响。结果表明:随着冷却速率的减慢,Mg-10Zn-5Al合金的铸态组织经历了细小的枝晶→粗大枝晶→等轴晶的过程;由枝晶向等轴晶转变的原始组织经部分重熔后,其平均晶粒尺寸呈先增大后减小再增大的变化趋势,其圆整度呈先减小后增大的变化趋势,固相率变化不大;当原始组织以细小的等轴晶为主时,其重熔后的组织较好,此时Mg-14Zn-5Al合金的平均晶粒尺寸为44.5~48.6μm,圆整度为1.32~1.43,固相率在60%左右。     

元胞自动机法模拟Al-Cu单相合金凝固组织

改进模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机模型,根据Al-Cu二元合金相图,拟合出固液分配系数和液相线斜率随温度变化的曲线方程,并将其耦合入改进的模型中。应用该模型模拟出金属凝固过程中单个、多个枝晶的生长形貌和溶质浓度分布,将模拟结果与固液分配系数和液相线斜率恒定时得到的结果进行对比分析。结果表明,改进后的模型实现了枝晶生长过程中固液相溶质浓度的分离,耦合曲线方程后模拟得到的溶质浓度分布更加均匀平滑,更符合凝固基本理论。     

多元微合金化对高铬铸铁凝固组织及冲击磨损性能的影响

通过在2.85C-31Cr合金中加入多元微量合金元素V、Ti、Nb、Mo制备多元铬系合金,研究多元微合金化对高铬铸铁的凝固组织和冲击磨损性能的影响。结果表明:铁液中部分C与强碳化物形成元素结合生成碳化物或合金碳化物;随合金元素加入量的增加,高铬铸铁凝固组织从稍微过共晶转变成共晶、亚共晶组织;相同成分的合金质量损失率随冲击磨损载荷(2.0、2.5、3.0、3.5 J)的增加呈先增加后减小、再增大的变化规律,这与材料在冲击磨损过程中的硬化行为有关;凝固组织中奥氏体数量越多,磨损质量损失率越大,尺寸细小和分布均匀的凝固组织能减小磨损质量损失率;在同一冲击载荷下,共晶成分的合金质量损失率最小,亚共晶成分的质量损失率最大。     

大过冷Ni-Sn合金的凝固行为及组织的研究

在悬浮熔炼装置上采用玻璃包熔及反复热循环处理工艺,可使Ni-25.3wt％sn亚共晶合金以较慢的冷却速度获得凝固前的大过冷熔体,其最高无量纲过冷度(θ=△AT/T_L)达到0.29。结果表明:随着过冷度的增加,枝晶间距大大细化,并且枝晶形态由树枝晶向非枝晶转变;随着离开试样表面的距离增加,其剖面组织中枝晶间距呈现明显的粗化,用X射线衍射分析表明:在大过冷熔体的凝固组织中存在着亚稳相Ni_4Sn。     

Si/C对高铬铸铁初生奥氏体稳定性及碳化物的影响

通过改变高铬铸铁(Cr15)的硅含量,研究Si/C对高铬铸铁初生奥氏体及碳化物的影响。结果表明:随着Si/C增加,初生奥氏体中固溶的Si原子含量增加,C、Cr原子含量减少,奥氏体稳定性降低;初生碳化物呈生长初期易粗大而后生长受限的趋势演变;硬度值递增是由于Si原子固溶强化、碳化物含量增加及大量奥氏体转变成马氏体综合作用的结果;C、Cr原子微区富集增加,共晶碳化物形核核心及凝固温度区间先收窄再扩大的共同作用导致共晶碳化物尺寸先减小再增大。     

Mg-Sr合金及Mg-Al-Sr合金的微观组织研究与分析

Mg-Sr合金的变质效果和Mg-Al-Sr合金的耐热性能均与其组织有紧密关系。采用对渗法的原理,成功制备出Mg-Sr合金和Mg-Al-Sr合金,利用金相光学显微镜、电子扫描电镜、X射线衍射分析仪等先进测试技术对其微观组织进行深入的研究分析。研究结果表明:Mg-Sr合金的组织主要包括树枝状的基体相а-Mg和板条状、针状的共晶组织(а-Mg+Mg17Sr2);Mg-Al-Sr合金的组织则是细小树枝状初生а-Mg相和条状、片状共晶组织,其组成成分包括а-Mg相、共晶化合物Mg17Sr2、Mg12Al17、Al4Sr和Mg-Al-Sr三元化合物,其微观组织形态及共晶组织成分与Sr/Al的比值有关。     

冷却速度对短纤维增强Al-4.5Cu合金复合材料的凝固偏析的影响

用挤压铸造法制备Al2 O3f/Al— 4Cu复合材料 ,研究了冷却速度对复合材料凝固偏析的影响。结果表明 ,Al- 4Cu合金初晶在纤维间隙中生核长大 ,纤维不能作为α初晶非自发形核衬底 ;复合材料基体中存在由纤维间隙中心至纤维 /基体界面或晶界处渐增的Cu浓度梯度 ,纤维周围存在共晶第二相偏析 ;冷却速度增大 ,凝固偏析加剧 ;复合材料中由于非平衡结晶生成共晶组织的量可由Clyne-Kurz公式定量计算     

氧化铝/锌合金复合材料界面的SEM观察

利用挤压铸造制备氧化铝／锌合金复合材料，在扫描电镜（ＳＥＭ）上观察复合材料的界面。结果表明，在复合材料中纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体间的结合；在凝固过程中，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

热处理对356铝合金阻尼性能影响的研究

研究了热处理对 35 6铝合金的组织和阻尼性能的影响。结果表明 ,铸态变质组织由发达α相枝晶和α +β共晶体组成 ,其中硅相 β呈块状和短条状。经过 5 35℃保温 5h后水冷的固溶化处理 ,硅相基本变成了细小圆形质点相 ,而α相枝晶宏观组织变化不明显。在 15 0～ 2 5 0℃的温度区间内进行的时效处理对硅相形态和α相的宏观组织亦没有明显影响。 35 6合金铸态试件的阻尼值较低 ,仅为 5 .5 4× 10 -4。固溶并淬火态合金阻尼为 6 .4 7× 10 -4。对合金在 15 0℃下保温 4h后空冷的退火处理 ,阻尼增至 1.11× 10 -3 ,但当时效温度过高时 ,阻尼反而下降。 35 6合金的阻尼主要是位错阻尼引起的 ,即外加交变应力作用下的位错振荡耗能     

铝金属凝固微观组织模拟相场法技术研究

对研究铝金属微观组织模拟相场法技术的数学模型及扰动对枝晶生长的影响进行了研究;在相场法数学模型基础上,对有扰动和无扰动情况下的铝金属凝固枝晶生长进行了模拟;研究结果表明,不加扰动时,晶粒的生长是沿着主干方向进行,光滑且不出现二次枝晶,加扰动时,晶粒生长出发达的侧枝。相场法可以直接模拟金属凝固过程中枝晶生长的形成过程。     

喷射沉积过程对快速凝固Al－Li合金组织形态的影响

采用新型的喷射沉积快速凝固工艺制备了Ａｌ－３．８Ｌｉ－０．８Ｍｇ－０．４Ｃｕ－０，１３Ｚｒ合金，对其沉积态组织及合金凝固过程进行了初步分析。半凝固态试验合金雾滴沉积时撞击打碎的枝晶和重熔脱落的枝晶臂可作为新的晶核长，在沉积体内形成大量细小，均匀的等轴晶组织。在当地冷却速度较快的沉积坯底部边缘区域还发现存在另外两种组织形态：层状结构和原始颗粒结构。沉积体内部基本上避免了较大的缩孔，减弱了粉末冶金材料原始颗粒界面的问题，但在基本上仍然分布着一定数量、形状各异的孔隙。     

锌合金模具材料组织结构及强化相的分析

用电子显微镜、X-射线能谱仪分析了ZMB合金的组织结构及合金中主要强化相ε-CuZn3的结构。结果表明,该合金的显微组织为η-基体上分布有β-初生相,α-Al相,二元共晶β+η相,β+ε相,三元共晶η+β+ε相;其主要强化相ε-CuZn3相为六角密排结构,呈细小弥散分布在基体η相上,这种多相结构和弥散分布的强化相大大提高了材料的综合性能。