AZ31镁合金定向凝固的有限元模拟

定向凝固技术是获得新型功能材料的一种重要手段。基于有限元算法,对采用传统法和定向凝固法铸造的AZ31镁合金内部温度、应力、应变分别进行了仿真模拟。结果表明,采用定向凝固法铸造的AZ31镁合金,其内部温度为单相分布,更有利于形成柱状晶,从而提高Az31镁合金的性能。     

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.     

加热方式对AZ31镁合金定向凝固组织影响研究

采用螺旋型硅碳管加热和中频感应加热两种方式对AZ31镁合金进行定向凝固实验,通过调节拉伸速率和加热温度控制定向凝固组织,并对两种加热方式的结果进行对比分析.实验发现:采用中频感应加热方式能够获得较为理想的定向凝固组织,当加热温度为873℃,拉伸速率为8 μm/s时,组织状态较好.     

定向凝固AZ91镁合金工艺方法研究

改进了AZ91镁合金定向凝固的一个方法。采用这种方法制备出了在受控凝固条件下AZ91镁合金微观结构的试样。AZ91镁合金的主要成分镁和铝与石英、陶瓷铸型和金属型材料发生剧烈的化学反应。采用综合的措施,包括涂料保护选定的钢管材料和限制熔融温度等,能保持定向凝固前沿的温度梯度。     

AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究

研究表明:在定向凝固过程中,温度梯度是重要参数之一,代表了定向凝固设备的主要性能指标;温度梯度越高,其定向凝固组织的连续性就越好。     

AZ31镁合金热压缩过程中晶粒取向和织构的演变

利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术分析AZ31铸态镁合金在不同温度和真应变下热压缩的晶粒取向和织构特点,从晶粒取向和织构角度分析不同温度下其动态再结晶(DRX)的类型。结果表明:在热压缩过程中,350℃时,AZ31铸态镁合金表现为连续动态再结晶(CDRX)特征,新晶粒取向与基体相似,具有较强的{0002}基面织构,以基面滑移为主;500℃时,为旋转动态再结晶(RDRX)特征,真应变为0.5时,新晶粒取向与基体偏转成一定角度,具有两种主要的基面织构,由于动态再结晶的定向形核、择优核心长大和旋转动态再结晶造成这两种基面织构弱于350℃时的{0002}基面织构;且随着真应变的增加,其中一种织构由于滑移系的改变而逐渐消失。     

AZ80镁合金多向锻造变形过程中晶粒取向的演变

用XRD图定性分析了多向锻造变形下AZ80镁合金择优取向的变化.除第4道次外,其余前9道次锻压面均出现明显的基面择优取向,10道次后材料开始呈现随机取向分布.变形温度和变形方式对材料晶粒取向影响较大,适当降低变形温度和采用单向变形方式均能促使锻压面形成强烈的基面择优取向,而道次压下量在本实验中对晶粒取向影响不大.     

定向凝固AZ31镁合金组织、晶粒取向和力学性能的研究

为了制备大直径定向凝固镁合金铸件,使用自行设计的定向凝固炉制备出直径为85 mm的AZ31镁合金铸锭,对其组织、晶粒取向和不同温度的力学性能进行了研究。结果表明:使用该方法制备的AZ31铸锭组织为与竖直方向基本平行的的柱状枝晶,第二相弥散分布于枝晶间。晶粒生长方向主要为[1012]和[1013]。定向凝固AZ31在150℃时有较低的抗拉强度和较高的伸长率,说明在该温度下定型凝固AZ31有较优良的塑性变形能力。     

AZ31镁合金晶粒细化方法及机制研究现状

系统介绍了AZ31镁合金晶粒细化方法及机制,综述了6种制备细晶镁合金大塑性变形方法的工艺特点和应用,展示了大塑性变形方法在AZ31镁合金加工中的应用前景。     

变形AZ31镁合金的晶粒细化

利用Gleeble-1500D热模拟机，对AZ31镁合金在300～450℃以及应变速率为0．1和1.0s^-1条件下进行了热压缩。发现在热压缩变形过程中发生了动态再结晶，其动态再结晶平均晶粒尺寸(d)的自然对数与ZenerHollomon参数(Z)的自然对数成线性关系。再利用d与Z的关系，通过较低的热挤压温度(300～350℃)，获得了动态再结晶晶粒直径在10～20μm之内的镁合金管材。     

定向凝固 Al7(CoCrFeMnNi)93 高熵合金微观组织演化及单晶生长

采用定向凝固技术研究了Al7(CoCrFeMnNi)93高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al7(CoCrFeMnNi)93高熵合金在定向凝固过程中界面更容易失稳,其平-胞界面转变速率小于1 μm/s,胞-枝界面转变速率范围约为2 ~ 5 μm/s。合金的一次、二次枝晶间距均随着定向凝固速率增加而逐渐减小,并分别与抽拉速率满足指数关系。定向凝固后,该合金枝晶干区域富集Co、Cr和Fe元素,而熔点较低的Mn、Ni和Al元素倾向于富集枝晶间区域。以自然竞争法获得的胞状、树枝状亚结构单晶的取向分别为[2 1 4]和[2 1 3]。纳米力学性能数据表明偏析行为造成的亚结构对单晶体的弹性模量和硬度影响较小,而晶体取向对单晶体的弹性模量影响较大,对硬度值影响较小。     

定向凝固对Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr合金组织和高低温力学性能的影响

采用光悬浮炉在氩气环境下制备了成分为Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr的定向凝固试棒,研究了凝固工艺对合金相组成、组织形貌和高低温力学性能的影响,并与电弧熔炼态的合金进行了比较。结果表明,定向凝固试样相组成与电弧熔炼态相比没有发生变化,均由Nb基固溶体(Nb solid solution, NbSS)和Nb/Si化合物Nb5Si3组成,定向凝固合金NbSS呈枝晶状,硅化物呈板条状沿着生长方向分布。与电弧熔炼态相比,定向凝固速度为15和10 mm/h的合金在1250 ℃的抗压缩强度从电弧熔炼态的290 MPa分别提高到约442和493 MPa;15 mm/h的定向凝固后,合金的室温断裂韧性从电弧熔炼态的12 MPa·m1/2增加到15 MPa·m1/2。通过光悬浮定向凝固法制备的该合金具有优良的高低温力学性能     

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。     

快速凝固镁合金挤压棒材及其组织性能研究

双辊快速凝固技术能够细化晶粒、增大合金固溶度,可以大幅度地提高传统结构材料的综合性能。文中以镁合金快速凝固薄片为原料挤压制备了快速凝固棒材,介绍了快速凝固薄片的挤压设备和工艺,分析了快速凝固挤压棒材的微观组织和力学性能。发现在适当的工艺条件下,可以制备出比镁合金铸锭挤压棒材的组织性能更优良的快速凝固镁合金挤压棒材。     

定向凝固速率对Al-Al_2Cu过共晶合金中组织形态及取向变化的影响

对Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金在2、10和100μm/s速率下进行定向凝固实验,观察了不同速率下的组织形态,并分析造成组织形态差异是由于各相之间的竞争生长所致;采用X射线衍射技术对过共晶合金中Al_2Cu相进行宏观极图测试并计算其取向分布函数(ODF),同时采用EBSD技术对定向凝固样品进行微观取向测试。结果表明:当定向凝固速率为2μm/s时合金组织为全共晶组织(Al/Al_2Cu),其中的Al_2Cu相取向集中在(001)方向;随着凝固速率增加到10μm/s时,Al_2Cu相优先共晶相生长形成初生Al_2Cu相枝晶组织,具有小平面相生长特征,其取向主要集中在(001)方向;当凝固速率达到100μm/s时,Al_2Cu相枝晶为非小平面特征的复杂枝晶形貌,其取向集中在(100),(110)和(001)等方向;且Al_2Cu相枝晶沿着平行于定向凝固热流方向生长。XRD宏观取向结果表明,取向更为集中的定向凝固组织在相对较低的抽拉速率下可以得到很好地控制。     

Sr、B对AZ91镁合金凝固区间和流动性能的影响

以AZ91镁合金为研究对象,利用DSC、流动性试验等分析手段研究Sr、B对AZ91合金凝固区间和流动性能的影响。结果表明：Sr的加入对合金的固相线影响不大,但能明显降低合金的液相线,从AZ91合金的596℃下降到添加0．8％Sr后的566℃,下降了30℃;凝固区间从AZ91合金的161℃下降到添加0．8％Sr后的129℃,结晶温度间隔减小了约20％。在AZ91-0．5Sr合金中添加微量B后,合金的固相线和液相线变化都不大。AZ91合金的流动性浇注试样长度为330mm,AZ91-0．5Sr合金的流动性浇注试样长度为380mm,而AZ91-0．5Sr-0．09B合金的流动性浇注试样长度为580mm,比AZ91合金提高了76％。     

Nd对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

研究了Nd对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Nd在AZ31合金中的吸收率达95%,Nd加入AZ31合金中形成了Al2Nd和Mg12Nd金属间化合物,Nd使合金的平均晶粒尺寸减小,力学性能提高.含Nd的AZ31合金铸态抗拉强度、屈服强度和伸长率值分别为245 Mpa、171 Mpa和9%.     

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.     

稀土Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能酌影响

研究了稀土元素Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能的影响。结果表明：当稀土添加量为0．6％～0．9％时，仅（Mg）基体晶粒变细，并且加入量为0．9％时得到更细化的组织，13相（Mg17Al12）在晶界由连续网状变为断续弥散状分布，由于α（Mg）基体晶粒的细化和p柏形貌的改善，合金的力学性能有提高；当稀土添加量为1．2％时，α（Mg）基体晶粒显著粗化，β相（Mg17Al12）内部出现针状和圆盘状的第二相，力学性能下降。