我国铸造有色合金及其特种铸造技术发展现状

结合我国在铸造有色合金领域的发展概况,从合金发展、应用和有色合金熔体技术以及特种铸造在有色合金中的应用角度,分析了五十年来我国在该领域所取得的成绩和存在的问题,以引起广大科技工作者和生产技术人员对这方面自主创新的重视,不断提高铸造有色合金的技术水平,扩大其应用领域。     

Microstructure and mechanical properties of high strength as—cast Ti—15—3 alloy

The effects of heat treatment and solidification cooling rate on the microstructure and mechanical properties of as-cast Ti-15-3 alloy prepared by induction skull melting method were investigated.Results show that the microstructure of as-cast Ti-15-3 alloy changes from the features of simplified and larger size of beta grains to finer grain size with increasing solidification cooling rate.After solution treatment and different ageing treatment,alpha phase precipitates in grains interior as well as in grain boundaries.Due to the modification of the precipitate phase,the tensile stength and elongation of the alloy are improved simultaneously.A good combination of the values of 1.406GPa of σb and 4.5% of δ was obtained,which will be satisfied the use of this kind of alloy in critical areas.     

冷坩埚熔铸技术的研究及开发现状

综述了冷坩埚技术的原理和特点、目前的研究及开发现状。冷坩埚具有无污染，可熔化高熔点金属，制备的材料组织均匀等优点。冷坩埚技术在以下领域得到广泛的研究和应用：与熔化技术相结合能高纯均匀熔炼活性金属，通过起熔材料能制备陶瓷材料；与连铸技术相结合能进行冷坩埚电磁连铸技术，提高铸锭表面质量，改善内部组织；与定向凝固和连铸技术相结合的冷坩埚定向凝固技术已成功进行钛合金的定向凝固；与多晶硅制备技术相结合能连续制备多晶硅，杂质含量少；与雾化沉积技术相结合的冷坩埚雾化沉积技术具有熔化合金种类多、适用范围广的优点。冷坩埚的自身特点决定了其必将更受重视和广阔发展前景。     

二元合金等轴枝晶生长相场模拟

在传统纯物质相场模型的基础上，对其中的体系自由能进行重新构造，得到一个紧密联系相图且综合考虑了传热、溶质扩散、界面能各向异性和界面动力学各向异性等适用于二元合金枝晶生长的新相场模型，并利用该模型结合一种能显著提高计算效率的“临界面点相场大梯度计算域控制法”，对AJ-7Si合金在初始过冷度分别为35K和50K的过冷熔体中等轴枝晶生长进行了模拟，得到许多与试验观察相符合的结果；同时在枝晶生长过程中跟踪枝晶主轴尖端，获得其尖端半径和尖端速率，发现随着凝固时间的增加，逐渐收敛，直到枝晶达到稳定生长，而且通过简化KGT模型计算的枝晶尖端的生长速率与模拟值相近。另外，就过冷度对等轴枝晶生长的影响进行了分析。     

Cu-Pb过偏晶合金颗粒生长和Ostwald熟化的相场法模拟

采用计算效率和计算精度较高的Fourier变换谱分析方法求解Cahn-Hilliard相场方程,并耦合热力学数据,对Cu-Pb过偏晶合金在等温情况下液相分离过程中的颗粒生长和Ostwald熟化进行了模拟研究.结果表明,合金体系中两液相区中的第二相颗粒生长和Ostwald熟化过程可以通过调节能量梯度系数和迁移率系数实现.在过饱和基体中第二相单个颗粒生长的计算结果表明,颗粒生长的扩散过程主要是系统自由能作用的结果,能量梯度系数γ对颗粒与基体之间的浓度梯度起调节作用.随着γ的减小,两液相之间的浓度梯度增大,颗粒轮廓线的斜率增加.颗粒半径的生长速率与经典的Zener理论良好吻合.模拟了Cu-Pb过偏晶合金不混溶区析出第二相颗粒半径的分布情况,随着粗化过程的进行,归一化颗粒半径的尺寸分布峰值由初始的小于平均尺寸逐渐向平均尺寸靠近,且最终超过平均尺寸.     

Equivalent heat transfer coefficient at casting/Cu mould interface and temperature field simulation

1　INTRODUCTIONThesolidifiedmicrostructuresofalloysdependontheirsolidifyingprocesswhoseprimarycharacteristicsarethetemperaturedropofthesuperheatedmeltandthere leaseofthelatentheat.Sothestudyontheheattransferduringthesolidificationprocessistheessentialprobleminthesolidificationtheorystudy .Theresearchersworkingonthenumericalsimulationofthesolidificationprocessallknowthattheinterfacialheattransfercoefficientatthecasting/mouldisavariablechangingwithtime .Thusthedeterminationoftheinterfacialh…     

电磁铸造移动磁场发生器磁场分布规律及其作用分析

研究了用于电磁铸造的移动磁场发生器上磁场强度变化及其对金属产生的力的作用.结果表明,磁感应强度分量By和Bz的变化趋势相反.By的存在使金属流动充型过程中产生表面凹坑型缺陷,Bz明显提高金属液流动速度,而在提高充型能力的同时,会使金属液流前端截面减小而形成反向充填,引发冷隔缺陷.铁磁性上模可以减弱By、增强Bz,提高表面质量.金属在移动磁场中受到的力与其投影面积有关,而且存在临界投影面积,小于该临界值后,电磁力不足以拉动该金属.     

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。     

选区激光熔化Inconel 718合金的熔池形态与组织

通过不同扫描速度和扫描方式的选区激光熔化(SLM)技术制备了Inconel 718合金,研究了工艺参数对熔池的形态、凝固组织、晶粒大小和晶粒取向的影响。结果表明,随着扫描速度增加,熔池的深度与宽度的比值增大,曲率增大;而扫描速度为1 450mm/s时,采用单向扫描比十字交叉扫描时深宽比值更大。在熔池内,凝固组织由熔池底部的胞晶向熔池侧面的胞枝晶转变。晶粒以<001>方向择优生长,其晶粒间的取向差角以小角度(<15°)为主。当十字交叉扫描时,随着扫描速度增加,小角度取向差角的分布分数增加。当速度一定、采用十字交叉扫描时,小角度的取向差角占比为62.57%,而采用单向扫描时为47.69%。     

低成本Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热加工图

采用真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金。利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为:变形温度875～1100℃、应变速率0.001～1 s~(-1),变形量为70%时的热变形行为。建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明:变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824 kJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93 kJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定2个失稳区,中等变形温度(950～1070℃)、高应变速率(0.31～0.1 s~(-1))易发生绝热剪切。结合热加工图确定适合的加工区间:应变速率为0.001～0.01 s~(-1),变形温度为875～925℃。