铸造Al-Cu合金凝固缺陷研究现状

铸造Al-Cu合金的凝固缺陷严重影响了铸件的性能,控制或消除凝固缺陷对提高铸件成品率有重大意义。综述了铸造Al-Cu合金在工程中出现的常见凝固缺陷,如偏析、热裂、显微疏松、缩孔等。重点分析了各类缺陷的形成机理与特点,从合金化、熔铸工艺、热处理工艺、数值模拟等角度提出了减少铸造Al-Cu合金凝固缺陷的方法。     

电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布影响

为了研究中频电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布的影响,在未施加电磁场,施加1000Hz、6000A电磁场和1000Hz、4000A电磁场下进行7050铝合金凝固试验.利用金相显微镜和电子背散射衍射分析技术分析了锭坯微观组织,利用化学分析方法测定溶质元素沿锭坯边部到中心的分布情况.结果表明:外加中频电磁场有效地细化晶粒,影响溶质元素分布.未施加电磁场下,锭坯晶粒最大,发生反偏析;1000Hz、4000A电磁场下,锭坯晶粒次之,发生反偏析;1000Hz、6000A电磁场下,锭坯晶粒最细,发生正偏析.     

有无重力作用下Al-Bi偏晶合金凝固过程的模拟研究

基于二元Al-Bi偏晶合金难混溶区间凝固过程的液-液相分解及分离机制,采用欧拉法求解该合金显微组织演化的数学模型。该模型考虑了实际凝固过程中导致第二相宏观偏析的诸多复杂因素,包括形核、扩散长大、Stokes运动、Marangoni运动及重力沉降的影响。模拟结果表明,无重力条件下Marangoni力驱动L2相小液滴向中心高温区迁移,而重力条件下却呈现轴对称环流运动形式;随着冷却过程的进行,L2相在重力作用下发生沉降聚积,铸件底部L2相体积分数和液滴直径增加显著;与重力条件相比,无重力条件更有利于晶核的形成。     

8090Al-Li合金的凝固机制

研究了8090Al-Li 合金在缓慢冷却时的凝固过程,结果表明:L→α-Al+L′反应是基本凝固过程,贯彻始终。由于溶质元素 Cu 的严重偏析,使得合金终凝固温度显著降低,凝固温度区间扩大,终凝温度在525℃左右,但熔体的90%以上在635—590℃之间凝固,在最后凝固区溶质大量富集,从而形成了 T_2相等低熔点共晶化合物。杂质元素 Fe,Si 具有强烈偏析倾向。在缓冷过程中,形成粗大的 Al_3Fe,AlLiSi,Al_7Cu_2Fe 等金属间化合物。     

偏晶合金凝固制备方法的研究进展

偏晶系合金具有独特的物理和力学性能,是一类具有重要工业应用前景的合金,长期以来受到了广泛关注.系统介绍了偏晶合金的各种凝固制备方法和研究手段,总结了近期国内外在这一领域的研究新进展,着重介绍了强磁场下均质偏晶合金的制备技术,展望了利用强物理场制备大体积均质偏晶合金的前景,并指出了今后的研究方向.     

雾化合金液滴的凝固动力学分析与计算

雾化凝固过程对雾化制粉和喷射沉积材料的组织有重要影响.雾化凝固过程主要由液态冷却、再辉、偏析凝固、共晶凝固与固态凝固阶段组成.分析了雾化过程中的液滴的速度与粒度分布及凝固各阶段液滴凝固潜热的释放与环境导热之间的热平衡.     

电场对定向凝固类包晶合金凝固组织的影响

为研究直流电流对亚包晶合金凝固过程的影响,选用与亚包晶合金都存在相似凝固过程的AMPD-4.1%SCN透明亚包晶模拟物为研究对象。使用显微镜感光器件(CCD)和智能通讯测温仪表对实验过程进行实时拍照和温度记录,研究了亚包晶透明模拟物在电场作用下的结晶过程和晶体生长规律。结果表明：在电场的作用下,由电迁移效应使定向结晶的亚包晶模拟物的初生β相颗粒逐渐向正极方向迁移,使凝固界面前沿的液相成分与包晶点的成分(0.05%SCN,原子分数)接近,从而促进包晶反应的进行;电场的作用使电流偏聚产生的焦耳热效应和溶质富集引起的成分过冷,使定向凝固的枝晶尖端产生特殊分裂的生长形貌,使枝晶尖端分裂,枝晶间距减小。     

一种含铼多晶铸造高温合金的凝固行为

在多晶铸造高温合金中加入铼并观察其铸态组织,发现在(γ+γ')共晶附近有μ相和类树枝晶γ'相析出,测定合金中各种相的形成顺序和共晶反应偏析,分析了初生μ相和类树枝晶γ'相的形成机理,研究了Re在多晶铸造高温合金凝固过程中的作用和对合金凝固组织的影响.     

合金凝固微观偏析模型化研究进展

全面综述了合金凝固微观偏析模型化方面的研究,介绍了该领域内的代表性工作以及最新的研究进展,包括典型的二元合金微观偏析模型、多元合金偏析模型以及微观偏析模型化与相图计算耦合方面的工作。重点关注了枝晶形貌、固相反扩散、热力学数据获取效率等因素对微观偏析模拟的影响,并指出了该领域需要进一步研究的问题。     

铸造合金凝固过程瞬时应力的测试

以计算机采集处理系统为手段,测试了应力框铸件凝固过程的瞬时应力.结果表明,该方法简便、速度快,精度高,可获得铸件凝固过程瞬时应力及温度的动态变化过程。     

Secondary Solidification Behaviour of AA8006 Alloy Prepared by Suction Casting

Solidification behaviour of AA8006 aluminium alloy in suction casting has been investigated by field emission scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (EDS). It is found that there is a secondary solidification process of the remaining liquid in located region of α-Al dendrites, and the cooling rate in?uences not only the solidification of the primary α-Al dendrite, but also the secondary solidification process of the remaining liquid. With the primary solidification being responsible for the formation of the relatively large α- Al dendrite, a fine and homogeneous microstructure is observed in the secondary solidification. Furthermore, because of the presence of the fine microstructure, the eutectic reaction is confined into small intergranular areas, inducing the formation of the laminar eutectic phase in the primary solidification region and fibrous eutectic phase in the secondary solidification region. EDS analysis shows that the content of Fe is higher in the secondary solidification region, and the enrichment of the solute element further confirms the existence of the secondary solidification.     

直接凝固注模成型SiC陶瓷——浆料凝固过程的研究

直接凝固注模成型是一种新的（准）净尺寸成型陶瓷部件的方法，本文主要研究了此方法的关键步骤一浆料凝固过程，高固相含量（＞５５ｖｏｌ％）浆料从可浇注的低粘度状态转变为有一定强度的凝固态（坯体）主要有两种方法，即增加浆料中的电解质浓度和移动浆料的ｐＨ值至等电点。     

铸件凝固过程的宏观及微观模拟仿真研究进展

面向市场经济,迎接全球化竞争的挑战,为国民经济的发展作贡献,就要十分重视制造业特别是铸造行业的发展。但是,我国铸造行业与国外相比有很大差距,它制约着国民经济的发展。世界各国在铸造成形加工技术的发展趋势方面,认识是一致的,即：一是大型工程中特大型铸件的关键铸造技术;二是向精确成形技术方向发展;三是用计算机模拟仿真逐步代替传统的经验性研究方法。铸造过程计算机模拟仿真是改造传统铸造产业的必由之路,是当今世界各国专家学关注的热点。铸造充型凝固过程的数值模拟可以帮助工程技术人员优化工艺设计,缩短试制周期、降低生产成本、确保铸件质量,已成为铸造领域最热门的研究课题之一。目前,凝固过程的流场、温度场数值模拟及缩孔缩松预测已应用于实际生产,应力分析、微观组织模拟等方面的基础研究及实用化进程都取得了很大进展。     

氮化硅陶瓷直接凝固注模成型的凝固动力学

直接凝固注模成型是一种新的近净尺寸陶瓷成型工艺,它是通过可控反应速率的酶催化反应来实现浆料原位固化的,本文半悬浮体流变学与陶瓷浆料的成型工艺学有机结合,通过陶瓷浆料的动态驰豫实验,研究了Ｓｉ３Ｎ４浆料ＤＣＣ成型的凝固动力学。结果表明：“凝固时间”可以成功地描述瓷浆料的凝固过程,动态驰豫实验投资亿浆料的凝固动力学提供了一条简单可行的研究方法,在Ｓｉ３Ｎ４浆料ＤＣＣ成型工艺条件优化的基础上,制备出了气     

铝合金连续铸轧凝固过程宏观-微观数学模型的建立及耦合

以等价比热客法处理结晶潜热和以假设的流线边界划分网格节点,建立了连续铸轧铝合金薄带凝固过程的宏观速度场、传热、溶质传输和凝固组织形成的微观数学模型以及连续铸轧铝合金薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型.同时,以固相分数为媒介,采用宏微观不同的网格尺寸和时间步长,实现了宏观模型与微观模型的耦合.     

真空增压铸造对Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金工艺性能和力学性能的影响

目的通过真空增压工艺改善Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金的铸造性能和力学性能。方法采用螺旋法、热裂环法、线收缩率测试方法,分别测试了不同真空度、浇注温度、凝固压力下合金的流动性、热裂倾向和收缩率。采用万能拉伸机测试合金的力学性能,采用金相显微镜观察合金的显微组织,采用截线法测量平均晶粒尺寸。结果重力下Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金的螺旋长度为240~270 mm,裂环宽度为10~15 mm;真空下的螺旋长度为245~330 mm,裂环宽度为7.5~12.5 mm;凝固压力从0.2 MPa提升至0.8 MPa,合金的抗拉强度从320 MPa提升至335 MPa,断后伸长率从4.5%提升至6.0%。结论提高真空度、浇注温度,可显著提升合金的充型能力;提高凝固压力、降低浇注温度,可明显降低合金的热裂倾向;凝固压力越高、真空压力转换时间越短,合金的组织越致密,力学性能越高。     

注浆成型SiC多孔陶瓷的工艺和性能研究

选用SiC颗粒作为多孔陶瓷的骨料材料,长石、石英、粘土组成的低共熔混合物形成晶界玻璃相结合剂,活性炭作为成孔剂,采用注浆成型工艺,对多孔陶瓷的性能进行了研究.SiC骨料颗粒的Zeta电位等电点对应的pH值为5.2,注浆浆料的pH值在8～12的范围内具有很好的流动性和稳定性;烧成温度的提高,使SiC多孔陶瓷的气孔尺寸分布范围缩小,但基本孔径不变;晶界玻璃相的高温粘性流动在SiC晶粒之间形成“桥架”结构,提高了两者之间的粘结能力;高温下,SiC颗粒的氧化产物参与晶界反应,生成新的针状莫来石相,使SiC多孔陶瓷的强度出现异常提高.     

压力铸造金属基复合材料的浸渗过程

应用具有宽调速特性的低压铸造法制备了碳纤维增强铝基复合材料,着重探讨了其液相浸渗过程。结果表明:金属流体的浸渗充型随着纤维体积分数的增大,从非均衡浸渗向均衡浸渗变化。纤维与基体的润湿是获得良好浸渗的前提。浸渗速度与加压速度的平方根成正比,浸渗系数只在较高的纤维体积分数时才与多孔介质流体力学的计算值相符。通过适当的工艺控制,可制得浸渗良好的复合材料。     

反应自生Al_3Ni－Al_2O_3－Al复合材料

通过热力学计算，选择Ｎｉ_２Ｏ_３粉末作原材料，采用反应挤压铸造方法实现了Ａｌ与Ｎｉ２Ｏ３直接压铸反应合成Ａｌ３Ｎｉ－Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ原位复合材料。研究了压铸工艺参数和预制块中纯Ａｌ粉的含量对反应合成复合材料过程的影响，并对反应机理做了较深入的分析。结果表明，Ｎｉ２Ｏ３与Ａｌ的反应是为高放热反应，反应是爆发式的，通过调整预制块中Ａｌ粉的体积分数控制了反应的剧烈程度，并能获得不同组成和基体含量的复合材料。对反应机理的分析表明，在Ａｌ足量的情况下，Ｎｉ２Ｏ３与Ａｌ反应合成复合材料分为两个过程，一是反应过程，即Ｎｉ２Ｏ３＋Ａｌ→Ａｌ２Ｏ３＋［Ｎｉ］；二是凝固过程，即反应后多余的Ａｌ与反应生成的［Ｎｉ］在随后冷却中的凝固过程，最终形成Ａｌ３Ｎｉ＋α－Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ复合材料。     

三维网络SiC/Cu金属基复合材料的凝固显微组织

用挤压铸造法制备了三维网络SiC/Cu金属基复合材料,研究了铸造压力、网络SiC骨架预热温度、浇注温度等工艺条件对复合材料凝固显微组织的影响.结果表明,三维网络SiC陶瓷骨架在晶体生长和结晶过程中有重要作用,在一定条件下在网孔内可形成垂直于骨架表面的枝晶网络,或形成粒度细小且分布均匀的等轴晶组织;骨架的孔径对显微组织的影响也很大,细小的孔径有利于晶粒细化和组织均匀化,粗大的孔径助长宏观偏析和铅的偏聚.骨架减轻了复合材料中锡的反常偏析,使锡的偏析主要发生在骨架表面附近的微小区域,从而避免了在铸件表层的集中偏析.