金属熔体电磁成形过程研究

以制备无污染的航空发动机叶片为背景 ,分析了金属熔体电磁成形定向凝固技术的原理 ,并以铝合金及 1Cr1 8Ni9Ti为研究材料 ,探讨了交流电磁场作用下金属熔体的感应加热熔化及约束成形过程 ,结果表明 :感应器结构决定其内部的磁场及电磁压力分布 ,感应器输入功率、熔体高度、上下液固界面位置、抽拉速度及冷却条件等参数综合影响金属加热熔化特性、熔体形状及其稳定性 ;通过控制合理的工艺参数 ,获得了截面为圆形及近似弯月面形、表面质量和内部定向组织良好的样件 .     

连铸单晶铜的力学性能及断裂特征

研究了同纯度的连铸单晶铜和连铸多晶铜的力学性能及断裂特征,并分析了二者范性变形特点的异同及原因。结果表明,连铸单晶铜与连铸多晶铜都没有屈服点,连铸单晶铜与连铸多晶铜相比,具有更好的塑性。连铸单晶铜表现出明显的各向异性,圆柱形拉伸试样变形成椭圆柱形,其长短轴之比为1.36;连铸单晶铜的断口呈扁平状剪切唇口,其断裂机理为微孔长大型断裂,显微孔洞在拉伸轴线上形核。连铸多晶铜宏观断口表现为各向同性和明显的变形不均匀性,在试样的表面出现了凹凸不平的印花,其断裂机理是微孔聚合型断裂,显微孔洞是在以拉伸轴线为对称中心的区域内的形核。     

γ-TiAl合金中片层组织取向的控制

γ-TiAl合金是应用前景广泛的轻质高温结构材料,其全片层组织性能具有明显的各向异性.籽晶法定向凝固利用具有特定片层取向的籽晶材料使高温α相沿<110>方向生长,获得与生长方向平行的定向全片层组织;改变凝固路径法则通过在凝固组织中获得全β相生长,使最终片层组织与生长方向呈0o和45o夹角.本文综述了两种方法控制TiAl合金片层取向的原理及其研究进展,讨论了合金成分、凝固参数对片层取向控制过程的影响.针对国内外γ-TiAl合金定向全片层组织制备的现状,提出了需要进一步研究的问题.     

难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固

难熔金属及合金以其优异的性能在航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等国防及民用领域有着不可替代的作用,其发展日益受到高度重视.本文综述了难熔金属及合金的应用和发展,以钼、钨及其合金单晶的发展历程为例,概述了难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固制备技术的发展,简要介绍了难熔金属钼的电子束悬浮区熔定向凝固生长工艺与组织的研究.     

Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展

具有低密度和高熔点特性的Nb-Si基超高温合金是下一代航空发动机热端部件的重要候选材料之一.但Nb-Si基超高温合金的低室温断裂韧性限制了其工业化应用,合金化和定向凝固是改善室温断裂韧性的有效方法,本文综述了这2个方面的研究进展.合金化方面重点介绍了合金元素通过位错增韧和相改变增韧实现铌基固溶体(Nbss)相的韧化,通过固溶强化和相变提高硅化物相的高温性能,促进硅化物以近"Y"型生长,改善两相的界面等影响,分析发现Ti、Hf、Zr、B和Mg等元素均可改善室温断裂韧性.定向凝固方面综述了Nb-Si基超高温合金的定向凝固方法及特点,不同定向凝固工艺对Nb-Si基合金的组成相、组织形貌、室温断裂韧性以及高温强度的影响,定向凝固过程的组织演变规律及强化机理,分析发现调控工艺可获得Nbss/Nb5Si3良好单向生长的组织.在保证Nbss/Nb5Si3共晶耦合单向生长的情况下,减小Nbss相的厚度,提升其连续性是提高室温断裂韧性的有效方法.还展望了Nb-Si合金化与定向凝固的未来发展趋势.     

热稳定处理时间对TNM合金糊状区组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了TNM(Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B at.%)合金锭,研究其铸态组织形貌,并利用Bridgeman定向凝固装置对TNM合金进行热稳定处理实验,分析热稳定处理时间对合金定向凝固糊状区的影响。实验结果显示,其铸态组织是以(α₂+γ)片层团为主体,网络状B2相、细小的γ相及硼化物分布于片层团间的近片层组织。热稳定处理时,热稳定时间越长、TNM合金固/液界面越平整,界面前沿温度场和溶质场趋向均匀,但从减少坩埚对熔体的污染的角度考虑,热稳定处理时间不宜过长,30~60 min的热稳定时间即可提供平整的定向凝固启动界面。 热稳定处理影响着TNM合金固/液界面附近固液两相中Al元素的分布,进而影响硼化物的分布。     

热压烧结SiCp/ZL101A复合材料显微组织研究

采用真空热压烧结在不同工艺参数下制备SiC颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究烧结温度、保温时间等工艺参数对SiCp/ZL101A复合材料显微组织的影响以及SiC含量对SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性的影响,同时对SiCp/ZL101A复合材料界面进行透射电镜显微分析。结果显示,随着烧结温度的增加,组织致密度增加,气孔数量及尺寸减小;保温时间的增加导致复合材料平均晶粒尺寸的增加;随着SiC颗粒体积分数的增加,SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性变差;固相烧结法制备的SiCp/ZL101A复合材料中没有出现界面反应现象。     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。     

矩形冷坩埚定向凝固过程中钛铝熔体的流场数值计算(英文)

对矩形冷坩埚定向凝固钛铝合金熔体流场开展数值模拟研究。结合实验结果,建立熔体流场的3-D有限元模型,研究不同电源参数下熔池内流动特性。计算结果表明:熔池内存在着复杂的循环流动,在固液界面前端存在着较为强烈的径向对流,并在中部合流。熔体流动随着电流强度的增强而增强,但是宏观流动形貌并没有改变。当电流为1000A时,熔池内最大流速为4mm/s,固—液界面前端达到3mm/s。当频率从10kHz变化到100kHz时,熔池流动形貌发生明显改变,分析其影响机制。对于冷坩埚定向凝固,存在着一个最佳频率。     

Pb-Bi包晶合金定向凝固相和组织选择

针对Pb-Bi包晶合金中高速及低速定向凝固,利用最高界面生长温度判据以及充分形核和成分过冷准则,对Pb-Bi包晶合金定向凝固中初生α和包晶β两相的相互竞争规律进行预测。计算结果表明:在中高速凝固段,与Pb-26%Bi、Pb-28%Bi、Pb-30%Bi和Pb-34%Bi(质量分数)合金对应的α→β转变的临界生长速度分别为20、14、8.5和2 mm/s;在低速凝固段,合金的相选择图分为8个生长区,其中包括两相分别以单相生长区及两相混合生长区。利用该相选择图,结合温度梯度与凝固速度比值(G/V)及合金原始成分(C0)可预测相选择规律及组织形态。