定向凝固Cu-Cr自生复合材料显微组织和力学、电学性能研究

运用Bridgman技术制备Cu-Cr自生复合材料,研究了凝固方法和凝固速率对凝固组织及性能的影响,分析了复合材料性能提高的原因.结果表明:复合材料的组织是由α基体相和分布于α相间的纤维状共晶体复合组成,随凝固速率增加,各组织生长定向性变好且径向尺寸均得到细化;致密、均匀、规整排列的组织减少了横向晶界,而复合材料的断裂受共晶增强体的断裂控制,使得复合材料的强度、塑性、导电性均高于体积凝固试样,使复合材料的综合性能提高.     

包晶合金的定向凝固与生长

综述了包晶合金定向凝固中包晶相的形核与生长机制，讨论了利用最高界面生长温度假设以及成分过冷和充分形核判据下包晶合金的微观组织与相选择规律，对包晶相的3种生长机制进行了分析，并在Sn-Cu包晶合金定向凝固实验中发现其包晶反应不仅存在于凝固界面处，在后续冷却过程中也能进行，最后针对国内外包晶合金定向凝固研究的现状，提出了其需要进一步研究的问题。     

包晶合金定向凝固平界面前沿的形核分析

利用成分过冷和充分形核判据以及定向凝固中相稳定生长的最高界面温度假设，在包晶合金定向凝固初始过渡区及其之后两相低速平界面凝固时建立了初生相和包晶相界面前沿发生第二相形核转变所满足的成分条件，确定了不同凝固距离下出现两相平界面凝固带状组织的成分区间。Fe-Ni和Pb-Bi包晶合金理论计算结果与现有的实验结果进行了对比，两者吻合较好。     

定向凝固下Cu-Cr合金初始凝固的平界面距离及界面失稳

讨论了定向凝固下合金初始过渡区的溶质分布,说明合金可以在初始过渡区内发生平界面失稳现象,给出了界面失稳的临界速率表达式,获得了两种定向凝固过程中初始凝固的平界面距离与凝固速率之间的关系.对Cu-Cr合金初始凝固的平界面距离进行了分析,发现Cu-Cr合金中由于存在密度差,使得合金初始凝固的平界面距离增加,理论获得的规律与实验测量的结果基本吻合.     

定向凝固下Cu-0.5Cr合金的界面形态和组织演化

采用定向凝固工艺研究了不同速率下Cu-0.5Cr合金的凝固组织演化。结果表明,在温度梯度为200K/cm下,定向凝固速率由2μm/s增加到500μm/s时,凝固组织依次呈现平界面组织→胞状组织→枝晶组织→细胞状组织→板条状组织。试验中凝固速率达到10μm/s后,合金定向凝固组织中存在非平衡凝固的共晶组织,其体积分数随凝固速率的增加逐渐减少。不同凝固速率下初生α-Cu的一次枝晶间距值位于KF模型和Hunt-Lu模型计算结果之间。     

SiC/Al层状梯度复合材料的制备与抗毁伤特性

用真空热压法制备了SiC/Al层状梯度复合材料;采用热压扩散工艺,实现了不同SiC含量的复合材料间的有效连接.实验表明SiC/Al层状梯度复合材料制备时,添加纯铝过渡层有助于提高层间结合强度.通过穿甲试验对SiC/Al层状复合材料的抗毁伤性能进行了分析,结果表明所制备的SiC/Al层状复合材料具有比纯铝材料更为良好的抗毁伤性能.     

定向凝固Cu-1.0%Cr合金中带状组织及其形成机制

在温度梯度为200 K/cm和凝固速率为2-10μm/s下, Cu-1.0%Cr亚共晶合金的凝固组织中分别存在单相平界面和共晶、单相平界面和胞晶及胞间共晶、单相胞晶和共晶3种带状组织.从实验和理论两方面阐明了上述带状组织的产生与合金定向凝固界面前沿的溶质分布有关;形成的原因是合金未达到稳态凝固,凝固速率和合金成分一直处于变化之中.另外,单相平界面和共晶的带状组织中,合金凝固速率在单相平界面凝固中随着界面液相成分的增加而逐渐增大,而在共晶组织中随着界面前沿液相成分的减少而逐渐减小.     

高温合金电磁软接触近净成形定向凝固研究

传统高温合金叶片类铸件制备过程中,熔体长时间受到陶瓷模壳材料的污染,性能难以提高,借助于电磁软接触成形技术中的电磁压力使高温合金熔体呈半悬浮状态,减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间,提高了合金熔炼和成形的纯净度,同时将该技术和定向凝固技术相结合开发了一种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形定向凝固的工艺,并探讨了该工艺下3种结晶器材料（陶瓷、磁模和石墨）中磁感应强度的分布规律,结果表明,石墨套高度对磁模结晶器磁感应强度的大小和分布以及熔体温度场有很大影响。通过调整上下线圈功率和抽拉速度等工艺参数成功地制备了大小两种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。．