定向凝固理论与技术的发展

定向凝固技术是研究凝固理论和新型功能材料的重要手段.简要回顾了定向凝固理论与技术的研究发展历程,分析了各种凝固技术的利弊,展望了凝固理论与技术的发展.     

高梯度定向凝固设备

介绍自行研制的新型高梯度定向凝固设备及各系统的主要功能和结构设计特点。     

定向凝固技术与理论研究的进展

阐述了不同定向凝固方法的原理以及定向凝固技术的发展趋势。从定向凝固技术的演化过程看，是温度梯度不断提高、冷却速度不断加快的过程。从传统的定向凝固技术中逐渐演化出冷坩埚定向凝固技术、软接触陶瓷壳定向凝固技术、双频电磁约束成形定向凝固技术等．简述了单相合金成分过冷与界面稳定性理论，共晶合金、包晶合金以及偏品合金的相选择及组织演化等。     

定向凝固试验研究现状

回顾了传统定向凝固的发展概况，指出了其存在的弊端，介绍了国内在新型定向凝固技术方面的发展，综述了国内近些年在电场作用、对流（包括自然对流和强制对流）、变速生长以及熔体过热等条件下的最新定向凝固试验研究进展，对今后定向凝固的研究方向作了展望。     

快速定向凝固技术的研究及发展

综述了快速定向凝固技术的发展过程、原理及存在的问题。介绍了几种新发展起来的快速定向凝固技术，其中包括激光超高温度梯度快速定向凝固技术和深过冷熔体激发快速定向凝固技术。指出了发展的前景。     

超强磁场定向凝固试验装置的研制

将强磁场与LMC定向凝固技术相结合,研制出了一套新型强磁场下定向凝固装置.该装置兼有快速液淬固定液固界面的功能,其主要性能指标为温度梯度GL=260℃/cm,最高温度1600℃,抽拉速度R=0.5～104μm/s,定向凝固在充H2或惰性气体保护气氛下进行.定向材料最大尺寸为φ10×150(mm).通过调整试样、加热温度及凝固速率,可满足各种不同要求的定向凝固试验.     

定向凝固技术现状与展望

详细地评述了传统定向凝固技术的发展过程和存在的问题,介绍了几种新近发展起来的新型定向凝固技术,并指出了定向凝固技术今后发展的方向.     

双区加热定向凝固液相温度梯度研究

在分析双区加热定向凝固热流的基础上推导出了液相中温度梯度（ＧＬ）的关系式，提出了提高ＧＬ的途径。结果表明：在双区加热时采用液体金属冷却在结晶生长速度较大时仍可获得很高的ＧＬ；当辐射挡板的厚度为３０ｍｍ，双区加热上下区的功率比为１：２时，定向凝固温度较高，并可以进一步提高ＧＬ。     

DD32单晶组织对电子束浮区熔炼技术定向凝固的响应

采用电子束浮区熔炼技术对快速凝固法(HRS)制备的DD32单晶进行了重熔定向凝固处理，对在不同扫描速率下处理的DD32单晶重熔定向凝固组织进行了深入观察分析。结果表明，固液界面温度梯度是电子束扫描速率的函数，当电子束扫描速率为0．2mm／min时，固液界面的温度梯度≥1000K／cm。DD32合金较高的溶质含量及相对较高的扫描速率导致成分过冷而使单晶难于形成。当电子束扫描速率大于一定数值时，重熔后的定向凝固组织内可以观察到细晶和粗晶两种柱状晶区；熔区形态的变化和强烈对流是造成此时温度场和溶质场分布不均匀的最主要原因。     

定向凝固ZMLMC法温度梯度的测定及其对凝固组织的影响

对定向凝固区域熔化液态金属冷却法的固液界面前沿温度梯度进行了测定。在3mm/min的凝固速率下得到的温度梯度高达813K/cm,并且发现温度梯度随着凝固速率的增加而呈减小趋势。得出这种工艺下一次枝晶间距λ1与工艺参数即温度梯度GL和凝固速率V的对应关系,在此工艺参数下获得良好的定向组织。对试验数据λ1与GL-0.5、V-0.25值进行线性回归,其线性回归关系式为:λ1=-0.0032 0.0655G-0.5V-0.25。     

Fe-Cr-C过共晶原位生长复合材料定向凝固的研究

采用液态金属冷却的定向凝固设备，研究了过共晶高铬铸铁（2．96％C-27．22%Cr）原位生长复合材料的定向凝固组织和性能。结果表明，初生碳化物和共晶碳化物均为M7C3型碳化物；初生碳化物以包抄方式生长，逐渐形成闭合六边形环状；随着凝固速度的增加，初生碳化物的大小和体积分数均减小；初生碳化物横截面的显微硬度为2000HV左右，纵截面为1450HV左右；随着凝固速度的增加，抗拉强度呈马鞍型变化，当凝固速度为15μm／s时，抗拉强度最大，可达1913MPa。     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

附加外力作用下的合金定向凝固研究进展

在定向凝固条件下,通过施加电磁搅拌、机械旋转搅拌以及匀速旋转坩埚等外力作用,可以改变金属的凝固行为,结果表现为生成不同的分层组织,而且对组织的细化程度、层片间距也产生不同的影响。     

一炉双流连续定向凝固方法

阐述了自制的一炉双流连续定向凝固装置的原理及特点，对不同拉速下纯铝铸锭的表面状态及凝固组织进行了研究。结果表明，拉坯速度慢或固液界面靠近结晶器出口处，表面质量好；拉坯速度增加，柱状晶的数目经历由少增多的过程。     

离心定向凝固条件下的Bi-Mn合金生长机理

在适当的坩埚旋转速度和生长速度下，采用新型凝固工艺——离心定向凝固，可获得具有较理想的分层且定向生长的过共晶Bi-Mn合金自生复合材料；其显微结构特征是粗纤维状的MnBi化合物均布在断面内层的纯Bi基体中，外层则主要是Bi基体。着重对离心定向凝固工艺下的分层生长机制加以详细分析，同时对影响分层的多种因素进行论述。     

定向凝固Al／AiLi共晶生长演化机制

在垂直向上定向凝固条件下，研究了二元亚共昌Al-Li合金共晶凝固初期晶体生长演化机制。结果表明，工艺参数最佳配合时，初生晶体可以稳定地演化为规则的共晶生长，当工艺参数不当时，将引起熔体扰动，不能获得规则的共晶生长。预制合金的成分偏析是出现片层状共晶的主要原因。晶粒取向不同时，晶界表面能将引起晶体缺陷。     

金属材料半固态凝固及成形技术进展

简要介绍了金属材料半固态凝固及成形技术发展的历史和现状,重点介绍了近年开发的几种金属材料半固态凝固制备技术的代表性方法与特点、铝合金和镁合金等轻金属材料半固态凝固及流变成形的组织与性能、高熔点合金材料半固态凝固制备及成形技术的进展以及半固态凝固成形技术的应用现状,最后对金属材料半固态凝固及成形技术的进展状况及发展前景作了简单的总结和展望。