超声波在金属凝固中的应用与发展

简要介绍了超声波及其基本特性，综述了高能超声对金属凝固过程作用方面的研究和应用状况，提出超声处理是改善金属凝固组织，提高力学性能的有效方法，并对21世纪超声凝固细晶技术的前景进行了展望。     

高能超声处理对锡锑包晶合金凝固组织的影响

在锡锑包晶合金的凝固过程中导入高能超声，不仅显著细化α相和β相晶粒组织，同时使具有立方晶体特征的β相组织有明显的球化趋势，消除了密度偏析，分析了高能超声细化凝固组织的机理。     

脉冲磁致振荡凝固技术

随着冶金新技术的发展,金属材料面临高均质化、高洁净化、超细晶化和低消耗的性能要求。脉冲电磁场因能耗低、施加方便、细化效果显著,成为新一代冶金技术的发展方向。脉冲电磁场凝固技术主要包括脉冲电流、脉冲磁场和脉冲磁致振荡凝固技术。脉冲磁致振荡技术是在脉冲电流和电磁搅拌的理论基础上,将脉冲电流导入感应线圈,通过磁场诱发熔体感应出电磁力进行非接触式处理,从而不会污染熔体。本文主要介绍脉冲磁致振荡凝固技术的发明过程、基本的理论基础、细化机理、国内外研究现状及应用进展等。     

金属凝固过程与细晶技术

为了实现连续铸造金属材料的均质化,研究了以数值模拟得到的凝固过程函数曲线方程控制自行设计单向凝固炉中凝固过程的工艺参数选择原则;并基于以自行设计并制备的脉冲电磁振荡凝固实验装置获得的大量实验结果及对其进行的理论分析,揭示了脉冲电磁振荡细化金属凝固组织的机理,提出了脉冲磁致振荡凝固细晶化技术.     

高频脉冲电流对HT150灰铸铁凝固组织的影响

采用频率高于1000Hz的高频脉冲电流,在不同的电流参数下,对HT150灰铸铁进行脉冲电流处理.实验结果表明,在高频脉冲电流作用下铸铁石墨片细化,石墨片变得卷曲,共晶团尺寸减小.电流参数对电流的作用效果有显著影响.     

巴氏合金变质处理的绿色方法

功率超声具有独特的变质作用，是一种绿色无污染的环保型变质处理方法。研究了功率超声对巴氏合金凝固过程的影响。结果表明，在巴氏合金的凝固过程中导入功率超声，能够显著细化巴氏合金组织，但随超声功率增大，热效应变明显，合金凝固后的组织又变得粗大。根据该结果，分析了功率超声变质细化的机理。     

脉冲磁致振荡下Al-4.5wt%Cu合金微观组织形态

应用脉冲磁致振荡技术处理Al-4.5wt%Cu合金的凝固过程,并用快速凝固装置固化初生α-Al相。结果表明,合金凝固前期,熔体固相分数小,温度高,脉冲磁致振荡主要促进熔体形核,此刻初生α-Al相微观形貌细小,圆整。随着处理时间的延长,熔体温度降低,脉冲磁致振荡难以抑制晶核的快速生长,新、老晶核竞相生长,并发生吞并或融合,晶粒粗大,形状复杂。一定放电频率的脉冲磁致振荡处理能有效抑制初生α-Al相的长大,频率越高,抑制效果越好,且初生α-Al相随着放电频率的增高变得更加细小、圆整。     

铸型冷却强度对脉冲电流细化纯铝凝固组织的影响

通过改变脉冲电流参数和铸锭的冷却速度,研究了脉冲电流细化纯铝的规律.试验结果表明:在较快的冷却速度下脉冲电流峰值对组织细化程度的影响明显强于脉冲频率的作用.当频率超过200Hz后电流的热效应导致细化效果反而变差,同时电流的作用存在一个极限值,当电流峰值达到125A之后细化效果明显增强,但是继续提高参数,细化效果并没有随之提高.在较慢的冷却速率下,由于增加了脉冲电流的有效作用时间以及晶核迁移的时间,易于获得等轴晶组织.     

脉冲磁致振荡细化工业纯铝机制研究

以工业纯铝为研究对象,通过在铸型内放置金属网隔离的方法,研究了脉冲磁致振荡(pulsed magneto cscillation,PMO)细化工业纯铝凝固组织的机理。试验结果表明,脉冲磁致振荡能激发工业纯铝在铸型内壁、熔体液面以及固/液界面前沿处大量形核。脉冲磁致振荡技术利用高频变化的电磁场作用于熔体中并感生出振荡式电磁力,这种电磁力一方面能减小熔体内部温度梯度,从而增大形核面积;另一方面能加速晶核在液面以及固液界面处脱落并游离到整个熔体中,从而形成结晶雨效应细化金属凝固组织。     

GH3535高温合金的蠕变断裂机理和寿命预测

钍基熔盐堆中构件与高温熔融的氟化盐、核燃料及其裂变产物直接接触,这导致材料要同时处于高温、受力、强中子辐照和强熔盐腐蚀等交互作用的多重极端环境中。GH3535合金作为熔盐堆构件的候选材料之一,其力学性能的研究对熔盐堆的设计和安全性评估具有重要意义。以GH3535高温合金为研究对象,开展了650、700、750、800℃不同应力条件下的蠕变试验,采用SEM、EDS、EPMA等表征方法分析了合金微观组织与蠕变断裂机理。结果表明,GH3535合金在650℃时,其断裂方式为沿晶断裂,随着温度的升高,该合金的断裂方式由沿晶断裂转变为韧性断裂。GH3535合金一次析出相富含Mo、Si和C元素,其既存在于晶界又存在于晶内,蠕变过程中有二次析出相在晶界处析出。蠕变裂纹起源于晶界交汇处,裂纹处存在C元素富集。利用蠕变试验数据,建立了GH3535合金的Norton蠕变模型,获得了同一温度下的蠕变速率与应力关系式,得到了GH3535合金的蠕变极限。在此基础上,建立了基于时间温度参数法的Larson-Miller(LM)模型和基于蠕变曲线的修正θ参数模型。相比于LM模型,修正θ参数法可以充分利用蠕变曲线信息,...