多元多相合金定向凝固的研究进展

论述了定向凝固技术的概念和特点,总结了国内外多元多相合金定向凝固的研究进展,提出了研究的意义,指出了存在的问题和发展方向.     

多元多相合金凝固理论模型的研究进展

工业合金多组元的特点使得多元合金的凝固成为凝固理论研究的重点。由于其复杂性,多元合金的凝固理论研究远远滞后于二元合金,仅在近年来取得一些进展。对这些研究进展进行了综述分析。首先从热力学分析入手,探讨了多元合金凝固过程的溶质再分配特性、凝固路径及相析出规律。进而分析了多组元合金初生单相凝固过程形态演变的理论研究方法和进展。最后简要讨论了多相凝固组织形态的形成原理。     

多元多相合金凝固微观组织相场法模拟研究进展

相场法是目前微观组织数值模拟领域中最具优势的研究方法,其在凝固微观组织数值模拟方面取得了许多重要研究进展.本文主要综述了近年来多元多相合金凝固微观组织相场法模拟在国内外的研究进展情况,在阐述了多相场模型分类与发展的基础上,对多元合金、多相合金及多元多相合金凝固微观组织相场法模拟的研究进展进行了详细分析,并指出了本研究领域存在的问题及未来的发展方向.     

定向凝固NiAl多相合金的高温超塑性研究

本文研究了Ni-30Al-5Mo-0.5Hf金属间化合物的显微组织及其超塑性变形行为.该合金是由NiAl/Ni3Al/Mo三相组成,在NiAl中分散着大量的条状Ni3Al.在1050-1100℃,应变速率为5.2X10-4-6.24X10-3s-1拉伸变形时,合金呈现超塑性行为;1050℃,5.2X10-4s-1时的最大延伸率达160％,此时对应的应变速率敏感指数为0.46.超塑性变形的机理主要是由于变形过程中的动态回复和再结晶,同时合金中的NiAl和Ni3Al两相在高温下可以协调变形.     

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.     

定向凝固包晶合金带状组织的形成机制及相选择Ⅰ.带状组织的形成机制

对定向凝固包晶合金在不同生长条件下,初生相和包晶相分别作为单相和充分形核相以低速平界面生长时,从初始到稳态的整个过渡区间,两相在界面及界面前沿液相中的溶质分布进行了分析,利用充分形核假设和成分过冷准则以及相稳定生长的最高界面温度判据,分析了初始过渡区内可能发生的第二相形核转变,确定了形成带状组织的成分条件,考虑到相生长的历史相关性,将带状组织区分为周期性带状组织区和单一带状组织区,更能够对实验现象进行合理的解释,对Ti-Al合金的计算结果与理论分析一致。     

定向凝固多孔金属研究进展

本文从凝固理论、凝固方法与装置、凝固体系、性能及应用等方面,综述了定向凝固多孔金属的研究进展。圆柱形气孔规则排列的多孔金属是通过定向凝固方法在加压气氛中利用金属/气体共晶反应制备的。通过控制凝固方向,不仅可以制备一维藕状多孔结构,还可以制备二维放射状多孔结构。参考经典的JacksonHunt共晶模型,建立了稳态凝固条件下金属-气体共晶定向凝固的理论模型,并且给出了考虑H2逸出和定向凝固多孔结构形成的工艺参数窗口。介绍了模铸法、连续铸造法和Bridgman型定向凝固法3种制备技术。重点介绍了定向凝固多孔结构制备过程中的2个重要进展:孔结构均匀的定向凝固多孔合金的制备以及高孔隙率定向凝固多孔Al的制备。圆柱形气孔规则排列使得定向凝固多孔金属在力、热、声以及渗透等方面具有特殊的性能优势,因此在轻质结构材料、热沉、过滤器和人工骨等领域具有广阔的应用前景。     

定向凝固微观组织的相场法模拟研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用，相场法可以很好地展示凝固过程界面形态的演化。阐述了二元合金定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状，以Ni-Cu二元合金为例，采用相场法模拟了定向凝固过程中界面形态的演化，并指出该领域目前所面临的问题及进一步的研究方向。     

铸件定向凝固微观组织模拟

铸件微观组织模拟研究向定向凝固及单晶方面发展.简介了微观组织模拟的基本思路,引进三维枝晶包膜跟踪模拟理论,它是一种定向凝固的数值微观组织模拟方法,主要用于模拟一些特殊的对缺陷的存在很敏感的零部件.同时给出了用枝晶包膜跟踪法计算的二维凝固模拟结果.     

Pb-Bi包晶合金定向凝固过程中带状组织的形成(英文)

采用Bridgman定向凝固技术对Pb-Bi包晶合金进行定向凝固实验,生长速度为0.5μm/s,温度梯度为35K/mm。在亚包晶和过包晶成分的Pb-Bi合金中(Pb-xBi,x=26%,28%,30%和 34%)均观察到带状组织。由于熔体对流的影响,在试样中心形成树状初生α相,周围被包晶β相基体包围。带状组织出现在树状组织后,并且该带状组织为过渡性的。测定带状组织中的成分分布,从而确定α和β两相的形核过冷度。在有限长试样中,熔体对流是形成过渡性带状组织的主要原因,该过渡性带状组织表现为有限带数,带宽不恒定,且在Pb-Bi合金的两相包晶区很宽的成分范围内出现。     

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

对定向凝固过程中不同取向晶粒竞争生长的理论、实验及模拟等三方面研究工作进行了评述。通过比较分析发现,现有经典理论模型在一定程度上可以解释某些晶粒竞争生长行为,但实验观测及计算模拟之中也发现了众多与现有理论预测不一致的结果,且由于体系维度、枝晶形貌及凝固条件上的差异,不同的观测结果之间存在较大差异,对晶粒竞争生长规律目前还没有达成共识,更无相关定量化判据。综合现有研究结果,进一步系统考察各种因素对晶粒竞争生长的影响规律是本领域发展的重要方向,对工业进步及凝固理论科学的发展都将具有重要意义。     

连续定向凝固技术的研究进展

阐述了国内外连续定向凝固技术的研究进展，并对连续定向凝固进行了探讨，提出了一些建议。     

镁合金定向凝固技术的研究进展

定向凝固技术作为一种先进材料制备技术,能够改变合金的凝固组织,改善材料的综合力学性能。讨论了发展镁合金定向凝固技术的必要性,综述了近年来国内外该技术的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

定向凝固高温合金的研究进展

论述了定向凝固高温合金的概念和特色,总结了国内外定向凝固高温合金的发展历程。分析了化学成分、制备技术以及热处理工艺对定向凝固合金组织及性能的影响。     

高温合金定向凝固技术研究进展

首先回顾了定向凝固的发展历史,重点分析了液态金属冷却定向凝固的技术特点。总结了高温度梯度下制备的定向凝固法单晶高温合金在组织和性能方面的研究现状,结合作者在本领域的研究,着重分析了定向凝固温度梯度、凝固速率、晶体取向、熔体超温处理、熔体对流控制对组织和性能的作用规律和机制,认为高温度梯度定向凝固是细化组织、减少缺陷、提高合金性能的重要途径。最后展望了高温合金定向凝固的发展趋势。     

氧化物共晶陶瓷定向凝固研究进展

定向凝固氧化物共晶自生复合陶瓷具有优异的高温强度、抗氧化性、抗蠕变性以及良好的高温结构稳定性,被认为是新一代在高温氧化性气氛中长期工作的首选超高温结构材料之一。回顾了氧化物共晶自生复合陶瓷的发展历史,总结了目前定向凝固氧化物共晶陶瓷凝固组织和力学性能方面的研究现状,同时结合作者在本领域的研究,着重分析了高温度梯度定向凝固条件下氧化铝基共晶陶瓷的组织特征、凝固特性、力学性能以及增韧机制。最后展望了定向凝固氧化物共晶陶瓷的发展趋势。     

快速凝固Nb3Al—Nb固溶体再相合金的组织与性能

用快速凝固粉末冶金法制备完全致密的含Ｔｉ的Ｎｂ３Ａｌ－Ｎｂ固液体两个相合金,和铸锭法相比较,所制合金的组织显著细化,屈服强度显著提高,通过Ｎｂ３Ａｌ与塑性相Ｎｂ固溶体的复合,合金的低温脆性较Ｎｂ３Ａｌ明显减小。     

定向凝固对AZ31镁合金凝固组织的影响

通过对AZ31镁合金的定向凝固组织的观察,发现拉速对组织的影响规律:随着拉速的降低,晶粒数明显减少,当拉速≤10μm/s时可以获得稳定的定向凝固组织.     

二元共晶定向凝固的多相场法数值模拟

借助于多相场模型,利用移动盒算法模拟了小Peclet数下二元共晶模型合金的定向凝固过程.同时研究了共晶生长层片间距调整机制.模拟结果表明:当初始层片间距小于最小过冷层片间距时,层片调整通过两相的竞争生长与层片湮没进行;相反,当初始层片间距大于最小过冷理论时,层尖的形核分叉生长使层片生长趋于稳定;再现了共晶1λ振荡不稳定性生长,通过分析局部动力学得出1λ振荡不稳定性生长原因为溶质再分配与共晶两相的体积调整.     

包晶合金定向凝固过程中的对流效应及带状组织形成机制Ⅱ.理论分析

本文分别利用纯扩散模型、溶质边界层对流模型和强对流Scheil方程对包晶合金定向凝固过程中的带状组织.宏观偏析的形成规律以及对流效应进行系统研究,详细讨论了对流对包晶合金定向凝固过程中带状组织和宏观偏析的影响规律.与Fe-Ni包晶合金定向凝固实验结果进行对比发现,对流强度参数λ在1.7至2之间时溶质边界层对流模型预测结...