低碳高磷钢的包晶转变

在Fe-0．1％C—X％Nb三元合金中，当铌含量超过1％时，在初生枝晶臂间距中形成奥氏体晶界。说明δ初生枝晶排列组的形态可能预示着奥氏体晶粒在其后形成，这与加入合金元素所形成的铁素体有关，例如，铌。本文研究了从δ相到奥氏体相的相转变，并且研究了在各种不同磷含量的碳素钢中，磷对8枝晶排列组的形态和奥氏体晶粒的影响。结果表明：δ相、奥氏体相和它们共存相的出现可能与Fe-1．0％C—x％P合金假二元相图中的每个相相一致，其中x％P指P的浓度介于0．01％和0．40％之间。而且，在P含量大于0．26％的合金中，初生δ枝晶排列组的形态与后来形成的奥氏体晶粒相符。然而，在P含量小于0．18％的合金中，即使能够看见枝晶形貌，δ枝晶排列组的形态与奥氏体晶粒并不相符。     

连铸三维宏观传输模型—枝晶凝固微观特性的耦合研究

根据所建立的连铸三维宏观传输数学模型中，对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究，包括：枝晶臂间距，枝晶凝固模式和糊状区渗透特性．宏观模型中，采用微观偏析半解析模型来对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定，其中枝晶臂间距是重要的影响参数，即所谓的一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距，必须考虑后者随凝固过程的变化情况；连铸凝固过程中，两相糊状区的渗透特性对于铸坯的流场以及温度场和溶质浓度场具有重要的影响作用，模型中采用复合理论方法来对其加以了描述，即根据临界的固相分数值将糊状区分别视为非牛顿半固相流体和多孔介质；在确定多孔介质的渗透率时，考虑了枝晶凝固模式的影响效果，等轴晶区对应于各向同性渗透率，柱状晶区则对应于各向异性渗透率．采用该连铸三维耦合模型，并结合早前建立的连铸二维传热模型，针对某钢厂1号方坯连铸机进行了复合数值模拟研究，且研究成果已投入到铸机的实际生产运行中．工厂现场的生产状况表明，数值仿真结果具有较好的合理性和实用性，说明该三维耦合模型具有良好的仿真精度， 可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中．     

热处理对FGH95合金组织的影响

研究了热处理对FGH95合金组织变化的影响.研究结果表明材料原始组织为枝晶与再结晶的混合组织.枝晶区沿变形方向拉长,再结晶区晶粒细小.合金主要强化相为γ'相,有3种不同尺寸的γ'相分布在不同区域.另外,还有MC、M3B2等微量强化相.材料热处理时,随固溶温度的升高(1120～1170℃),γ'相逐渐溶解,枝晶区面积减小,再结晶晶粒长大.固溶处理后在盐浴(600～800℃)中冷却,不同盐浴温度淬火后,合金可获得几种不同形状、尺寸、数量、分布的γ'相搭配方式.合金经二次时效处理后,γ'相有所长大,且有部分补充析出.     

利用相区场模型模拟凝固过程枝晶的生长--各向异性相区场模型的推导

凝固组织枝晶生长过程的机理和数值模拟一直是材料领域的研究热点。扩散界面模型中的相区场方法近来得到了广泛应用，文章给出了纯物质凝固过程相区场模型的数学推导过程，并结合变分方法将各向异性引入到模型中来。     

Fe-C合金凝固枝晶形貌及特性参数的相场模拟

 为了实现对合金凝固过程中枝晶形态的定量表征、揭示凝固前沿溶质分布与过冷度对微观偏析的影响,进而实现对凝固枝晶间液相渗透率的量化研究,采用相场模型探讨了Fe-0.5％C合金凝固过程中的显微组织和特征参数,并引入分形维数和无量纲周长定量分析了枝晶形貌、微观偏析和其糊状区的渗透性。结果表明,分形维数和无量纲周长可用于定量描述枝晶形态的复杂性。当过冷度从20增加到27 K时,分形维数从1.28增加到 1.791,无量纲周长从2.39增加到12.6;随着过冷度的增加,枝晶中心轴和固/液界面的溶质浓度均增加,并且枝晶尖端的扩散层厚度减小,即枝晶之间的偏析率增大。此外,利用分形维数和无量纲周长作为凝固过程中枝晶曲折因子实现了凝固过程枝晶间糊状区渗透率的量化计算。其中,与分形维数相比,利用无量纲周长作为曲折因子估测的渗透率与试验结果更为吻合,其在不同过冷度下数值为1.36×10-15~1.75×10-13 m2。     

GH5188合金凝固过程动态原位观察研究

利用高温共聚焦激光扫描显微镜对GH5188合金在冷速为10～200℃/min条件下的凝固过程进行动态原位观察，并研究了冷速对GH5188合金凝固过程、凝固组织及析出相的影响。结果表明，GH5188合金的凝固过程为缓慢凝固-快速凝固-缓慢凝固过程，冷速越大，峰值凝固速度越大。冷速影响合金凝固温度，随着冷速的增加，凝固温度逐渐降低，冷速的增加使合金凝固后二次枝晶间距减小，析出相尺寸更均匀细小，有利于减少合金凝固过程的裂纹敏感性，获得了不同冷速下合金二次枝晶间距的预测公式。     

锆对急冷凝固FGH96合金粉末显微组织和元素偏析的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪,对不同Zr含量的急冷凝固FGH96合金粉末的显微组织、热学凝固参数和枝晶间合金元素偏析进行研究。结果表明:通过调整Zr含量,可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例;粉末凝固组织形态主要取决于冷却速率T-、固液界面前沿温度梯度G和长大速度R;不同Zr含量的FGH96合金粉末颗粒中,Mo、Nb、Ti、Zr等元素富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni富集于枝晶轴,随Zr含量增加,Ti、Nb、Zr等元素的枝晶偏析程度减小。     

二元共晶／包晶合金系微观偏析半解析数学模型的研究

基于典型微观控制单元体（通常指二次枝晶臂间距半长）内的溶质质量守恒关系，建立了适用于枝晶凝固方式的二元共晶／包晶合金微观偏析半解析数学模型，模型中充分考虑了固相反向扩散和枝晶结构粗化对液相溶质浓度的稀释效果。在引入适当的假设条件下，通过严格的数学推导，获得了模型的完整核心控制方程．在推导过程中应用了标准的粗化模型、二次方形式的固相溶质浓度分布以及抛物线固相生长方式等重要假设．其中，采用精度较高的四阶经典龙格一库塔数值微分方法，并结合具体的冷却条件，对模型的常微分核心控制方程来进行数值计算．为验证所建微观偏析模型的合理性和适用性，本文针对Al-4．9wt％Cu二元共晶合金进行了模型研究，通过将本模型的计算结果与已有的实验测试数据以及其它特点各异的微观偏析半解析数学模型的预测结果进行对比分析，表明本文所建立的微观偏析半解析数学模型具有相对较高的预测精度和能力，其预测结果最为接近于实测值．     

含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO₂.      

DSM11合金定向凝固工艺的研究

研究了定向凝固速度对DSM11合金组织结构和性能的影响.结果表明,在获得柱状晶生长的条件下,随凝固速度提高,枝晶间距细化,合金中的γ'相、碳化物和共晶组织细而均匀;当凝固速度为11mm/min时,出现严重的枝晶分叉和不连续现象.凝固速度变化对合金高温持久性能影响显著.凝固速度为7 mm/min时,合金持久性能最高,对应枝晶间距和共晶含量的低谷,伴随着细小枝晶和均匀的显微组织.     

镧对合金ZrCr0.4Mn0.2V0.1Ni1.3相组成、微结构和电化学性能的影响

研究了元素La对合金ZrCr0 .4 Mn0 .2 V0 .1 Ni1 .3相组成、微结构和电化学性能的影响。结果表明 ,在低La含量 (x <0 .0 5 )合金中 ,主相为C15型Laves相和少量C14型Laves相混合结构 ,并含有第二相Zr7Ni1 0 ;而在高La含量 (x =0 .1)合金中 ,主相转为C14型Laves相 ,而C15型Laves相明显减少 ,第二相Zr7Ni1 0 消失。母体合金微结构为枝晶结构 ,少量La的掺杂对合金的枝晶结构影响不大 ,但合金表面存在由于腐蚀造成的少量空洞 ;在含La量为 0 .1时 ,合金枝晶结构消失 ,表面的空洞面积增大。少量La的掺杂可以有效地提高合金的放电容量和活化性能 ,在x =0 .0 3时 ,合金经过 4次循环达到最大放电容量 3 3 6mAh·g- 1 ,比未掺杂合金放电容量提高 5 % ,而活化次数减少了 10次 ,但随着含La量的继续增加 ,合金的放电容量和循环稳定性都遭到破坏。     

稀土La在Al-Si共晶合金中的偏聚及其与合金细化变质的关系

本文通过定向凝固和液-固界面的微区成份分析及电镜组织观察,研究了La在Al-Si共晶合金中的分布规律和共晶两相生长特点与合金细化变质的关系。试验表明,La在液-固界面前沿明显富集,共晶生长形态发生变化,α-Al领先相树枝晶发展,共晶枝晶和α-Al枝晶均有颈缩和熔断现象。     

汽车用低碳铌合金高强度热轧板带

1概述 用于汽车结构部件的微合金高强度钢板，其碳含量为0．06％-0．09％。降低碳含量可以降低偏析的发生。在包晶反应过程中，危害最大的就是中碳钢中的枝晶偏析。这是由于体心立方晶格δ铁素体相变成面心立方晶格奥氏体，加剧收缩，并且合金元素中所富含的残余熔融物沉积在枝晶间里。     

热处理对AlCrFeNiTi高熵合金组织和硬度的影响

在氩气保护下用真空电弧炉制备了AlCrFeNiTi高熵合金,采用X射线衍射仪、金相显微镜和维氏硬度计等研究了加热温度、保温时间和冷却方式对AlCrFeNiTi高熵合金组织和硬度的影响。结果表明,铸态AlCrFeNiTi高熵合金由两个体心立方结构固溶体构成,形成了由枝晶、枝晶间和α+β共晶组织组成的典型高熵合金枝晶组织。随着加热温度的升高,合金枝晶相先粗化,当温度升至900℃时再细化;随着保温时间增加和冷却速度减慢,枝晶组织和共晶组织均粗化,而合金硬度呈上升趋势。合金经过热处理后的硬度取决于枝晶相含量和形貌,在高速冷却方式下残余内应力对合金的硬度也起关键作用。     

铸锭方式和热处理对Nd12.6Fe81B6Ga0.4合金微观组织的影响

分别采用传统水冷模铸锭和速凝铸片工艺制备了Nd12．6Fe81B6Ga0．4合金，研究了不同铸锭方式和热处理工艺对铸态合金微观组织的影响。研究发现，采用速凝工艺制备的铸片，其主相晶粒更加细小和均匀，增加冷却速度可有效抑制α-Fe的析出，铸片出现主相（001）面平行于自由面的强烈择优取向。铸态合金经热处理后，主相晶粒长大，其中普通水冷铸锭比速凝铸片晶粒长大速率快。此外，微区成分分析显示，热处理时间对晶界相成分无显著影响，在晶界相中存在Ga的富集区。     

多元合金两相区凝固过程的数值仿真研究

基于微观枝晶计算域内的溶质质量守恒关系，推导出适用于枝晶凝固方式的二元合金微观偏析半解析数学模型，并根据简单加合原理对模型进行了多元化扩展，应用扩展后的微观偏析模型针对浇铸钢种（视为Fe—C多元合金）的两相区凝固过程进行了数值仿真计算，通过仿真获得了连铸凝固传热计算中所需要的钢种的非平衡凝固路径及实际固相线温度，研究结果表明，本文所建立的多元合金两相区凝固计算微观偏析数学模型及其仿真程序具有较好的合理性和广泛的适用性，可以方便地在连铸过程静态及动态仿真计算中加以耦合运用。     

半固态铝合金的制备工艺研究

采用自制的电磁搅拌装置，制备出具有球形初生相微粒的半固态Ａｌ６．６％Ｓｉ合金。研究了冷却速率和搅拌强度对半固态合金的球形初生相微粒形成的影响。球形初生相颗粒的生成必须具有适当的冷却速率，而高的磁感应强度则有利于初生相颗粒的细化、球化和均匀化。提出了球形初生相微粒演化机理，认为剧烈的搅拌使初生相在长大过程中，不断发生枝晶臂的弯曲融合、熔断和机械断裂。     

Al含量对镍基单晶高温合金组织 和持久性能的影响

采用选晶法在定向凝固炉中制备了5.6 % Al和6.0 % Al的2种单晶高温合金,保持其它合金元素含量相同,热处理后在1 040 ℃长期时效800 h,采用扫描电镜研究了Al含量对合金共晶含量、热处理组织、长期时效组织和持久性能的影响.结果表明,随着Al含量增加,合金铸态组织中的共晶含量稍有增加,热处理组织中枝晶干γ′相无明显变化,枝晶间的γ′相稍有增大.随着Al含量增加,合金时效组织中TCP相析出量增加,枝晶间γ′相筏排化倾向增加,合金的组织稳定性变差.随着Al含量增加,合金的持久寿命增加,延伸率和断面收缩率减小.      

Ni-30Cr-1Cu合金晶粒尺寸及晶界沉淀与脆性的关系

用晶界萃取复型技术研究了晶界一次相极少、二次相析出倾向很大的Ni-30Cr-1Cu合金的晶界沉淀规律。采用不同温度固溶后盐水快速冷却以抑制晶界二次相的析出获得了晶界沉淀状态相近的不同尺寸晶粒，结果表明，随单纯晶粒长大，合金的室温冲击韧性、拉伸塑性均有不同程度的升高。于1180℃固溶后以不同速度冷却，结果显示了随冷却速度减慢，晶界M23C6显著增多、分布密度增大；其沉淀特征分别由空冷的精细薄片状向缓冷的颗粒状、棒状、薄膜状乃至枝晶状转变，使晶界在室温脆化，冲击韧性和拉伸塑性显著下降；断裂特征由以穿晶为主的混合型断裂向沿晶脆性断裂转化。     

连铸坯枝晶凝固的重要微观结构特征参数的研究进展

连铸钢水凝固时结晶方式包括柱状晶和等轴晶对铸坯质量有显著影响。连铸过程合金成分、铸坯过热度、尺寸，冷却速度和温度梯度等技术参数均影响一次、二次枝晶臂间距、柱状晶至等轴晶转变边界位置和糊状区渗透率等结构特征参数。在已有研究的基础上总结了微观结构特征参数的半解析计算公式，在对连铸时宏观流场、温度场和浓度场分布的微观．宏观耦合数值模拟时可采用合适的半解析计算公式计算这些特征参数。