冷坩埚定向凝固TiAl基合金热处理

针对冷坩埚定向凝固条件下获得的大尺寸TiAl基合金坯锭试样,采用不同热处理工艺参数,包括普通退火处理,温度循环热处理和快速加热循环热处理,并对坯锭热处理前后的组织和力学性能进行了比较。结果表明,合适的热处理工艺在不改变原始定向凝固钛铝基合金的晶粒状态的同时,可以使柱状晶内片层组织变得均匀和细小致密,并提高了其力学性能。定向凝固试样在1360℃温度以上出现再结晶和晶粒长大现象,而温度低于1150℃时则不然。温度循环热处理和快速加热循环热处理对细化定向凝固组织TiAl基合金的全片层组织都起到很好的促进作用。     

TiAl基合金方坯冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

利用冷坩埚电磁约束铸造工艺制备了Ti-46A1-0.5W-0.5Si的定向凝固试样,并集中考察了冷坩埚法定向凝固条件下方坯试样的表面质量、宏观组织及微观组织.研究表明,电磁场的干扰对试样表面质量的影响比较大;随抽拉速度的增加,晶粒尺寸逐渐减小,晶粒数目增多;并且发现Ti-46A1-0.5W-0.5Si合金定向凝固是一个非平衡态的过程,凝固过程中初生相既有β相又有α相.     

冷坩埚连续熔化与定向凝固Ti50Al合金的温度场计算(英文)

为了优化工艺参数和实现定向凝固,计算不同参数条件下的冷坩埚连续熔化与定向凝固Ti50Al(摩尔分数,%)合金的温度场。模型中的连续铸造通过识别运动单元的不同位置而实现。结果表明,在功率为52kW和抽拉速度为3.0mm/min时,送料棒在200s时可以完全熔化,在300s时具有一定的过热度。当功率为52kW时,随着抽拉速度从1.2mm/min加快到6.0mm/min,送料棒的过热度和熔区都减小,并且固-液界面变凹,其中在6.0mm/min时,送料棒不能被完全熔化。当抽拉速度为3.0mm/min时,随着功率从48kW增加到58kW,固-液界面位置变低且变凹,当功率为48kW时,送料棒不能被完全熔化。当抽拉速度和功率配合恰当时,可以实现冷坩埚连续熔化与定向凝固TiAl合金。     

钛铝合金电磁冷坩埚定向凝固技术的研究

介绍了针对高活性Ti及TiAl合金电磁冷坩埚定向凝固技术的研究结果.通过系统地对近矩形冷坩埚电磁场、温度场及其耦合作用的实验及分析,初步建立了温度、电磁压力与半悬浮熔体间以及它们与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系.在此基础上制备出冶金质量较好具有定向凝固组织的Ti合金及TiAl金属间化合物的近矩形截面样件.     

冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚，更优控制工艺参数，获得冶金质量良好的铸棒，本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V温度场进行计算。根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件；采用抛物线逼近确定驼峰形状；对运动单元所处位置的识别实现连铸过程。对功率52kW、速度为3mm／min的条件下进行计算。结果表明，料棒在45s时开始熔化，在70s时形成驼峰，然后熔体获得一定的过热度，形成凝壳，在115s熔体达到最高温度；抽拉过程中上送料能完全熔化，温度场基本稳定，凝固界面的形状和位置基本不变，凝固界面的形状为中间平直、两端上翘，传热基本以轴向传热为主。相同条件下进行实验，实验结果与计算结果相符合，从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的。     

工艺参数对冷坩埚定向凝固钛合金宏观组织的影响

用电磁冷坩埚进行定向凝固可以将电磁冷坩埚和定向凝固技术的优点相结合，为难熔、活泼金属的定向凝固开辟新的方法，但工艺过程复杂，影响因素众多，为了解冷坩埚定向凝固过程和宏观组织演变规律，本实验通过正交实验得到了工艺参数对宏观组织的影响规律，研究发现抽拉速度是影响宏观组织最主要的因素，其他因素影响不显著，随抽拉速度降低，晶粒数量明显减少，当抽拉速度为1mm／min时，能获得定向凝固组织。理论分析表明，工艺参数通过影响驼峰和凝固界面的位置和形状，以及吸收和导出的热量而影响宏观组织。     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

结构对连续熔化与定向凝固用冷坩埚磁场的影响(英文)

为了提高连续熔铸与定向凝固用冷坩埚的工作效率和优化结构设计,基于实验验证,建立了不同结构的电磁冷坩埚的3D有限元模型,并研究了坩埚结构对其内部磁场的影响规律。电磁冷坩埚的结构变量包括坩埚内径、坩埚壁厚、开缝形状以及水冷铜环。结果表明:随着坩埚内径的减小、开缝宽度和横截面积的增大以及水冷铜环的去除,坩埚内分瓣中点和开缝处的磁场随之增强。此外,当外径一定时,存在一个最差的坩埚壁厚使得坩埚内磁场值最低。     

钛合金冷坩埚连续熔铸过程定向凝固

水冷铜坩埚存在很强的侧向散热,而定向凝固则必须保证单向热流,分别从电磁力、温度场及传热3方面来分析冷坩埚定向凝固的可行性.结果表明:在三相点焦耳热最大,感应焦耳热弥补了侧向散热,保证在下驼峰与坩埚接触点Z0附近区域等温线近乎平直,能够利用冷坩埚实现钛合金的定向生长.增大电磁压力,提高熔体过热度,可以减小坩埚壁的侧向散热,有利于冷坩埚实现定向凝固.     

冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚,更优控制工艺参数,获得冶金质量良好的铸棒,本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V温度场进行计算.根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件;采用抛物线逼近确定驼峰形状;对运动单元所处位置的识别实现连铸过程.对功率52 kW、速度为3 mm/min的条件下进行计算.结果表明,料棒在45 s时开始熔化,在70 s时形成驼峰,然后熔体获得一定的过热度,形成凝壳,在115 s熔体达到最高温度;抽拉过程中上送料能完全熔化,温度场基本稳定,凝固界面的形状和位置基本不变,凝固界面的形状为中间平直、两端上翘,传热基本以轴向传热为主.相同条件下进行实验,实验结果与计算结果相符合,从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的.     

钛合金定向凝固用矩形电磁冷坩埚内的磁场分布特性

利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上，空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布，考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响。结果表明：增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性，增大磁场强度，减少由于开缝引起的磁场沿边周分布的不均匀性，从而提高铸件质量；缝长增大，磁场沿圆周方向分布的均匀性变差，最大磁场强度向缝长增大的方向偏移，同时感应加热形成的熔区增大。     

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。     

电磁冷坩埚技术及其应用

电磁冷坩埚技术是l项尖端技术，被广泛用于活泼金属、难熔和特种材料的熔炼和成形。本文介绍了电磁冷坩埚技术的基本原理和优点：探讨了坩埚结构和电源参数对坩埚使用性能的影响，坩埚结构包括坩埚分瓣数、分瓣形状、坩埚质量和开缝宽度，电源参数包括电源频率、电压和电流，以及其它参数如被熔材料的物性、屏蔽罩和感应线圈位置对坩埚磁场的影响。并且综述了电磁冷坩埚技术在国内外的研究和应用领域以及存在的问题，并展望了该技术未来的发展。     

钛合金扁形锭冷坩埚电磁约束成形工艺参数研究

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形实验，考察了不同参数下的成形工艺过程，分析了工艺参数变化对所成形钛合金锭质量的影响程度。结果表明：增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量，但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量。在所研究的参数中，对铸锭表面质量影响的上次因素为，感应线圈的匝数最大，加热功率次之，抽拉速度再次，最后为底料相对线圈位置。在讨论这些参数的作用原理基础上，提出了可获得良好表面质量的工艺参数，铸造出表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金扁形锭。工艺参数对铸锭宏观组织的影响表现在随感应线圈匝数的增多和抽拉速度的减小，铸锭晶粒的数量减少，晶粒偏离轴向程度减小，后续实验表明在截面形状近似为矩形的冷坩埚下可以获得既有良好表面质量又具有定向组织的钛合金扁形铸锭。     

TiAl金属间化合物的定向凝固和晶向控制

在航空航天及能源领域有重要应用价值的TiAl基合金，由于其γ α2片层结构的特点，采用定向凝固技术控制片层方向可以更好地发挥其潜能。从相与组织选择及晶体择优生长特性角度，讨论了具有包晶反应的高温γ-TiAl合金的定向凝固与晶向控制，分析了晶向控制中引晶、合金化、调节成分与凝固参量及它们的综合作用所得到的结果与存在的问题，并提出了此领域今后应注意的方面。