定向凝固过程中的溶质径向分凝

基于实际定向凝固系统的对称性,采用线性近似方法计算了柱坐标系中,扩散控制条件下二元合金定向凝固时微弯曲固液界面导致的溶质径向不均匀分布.     

三元合金稳态平面前沿凝固的溶质再分配

本文对稳态平面前沿凝固的溶质再分配进行了理论分析。分析表明,合金元素间的相互作用将影响溶质再分配,但这种作用小到可以忽略时,三元台金的溶质再分配类似于二元合金。合金元素间的这种相互作用程度可由(Coi/ki)来评定。当(Com/km)>(Con/kn)时,m 组元强烈影响n组元的再分配,使其分布曲线变得平坦,即阻碍其扩散。而 n 组元对 m 组元几乎没什么影响。当(Com/km)≈(Con/kn)时,二者互相影响。作者认为(Coi/ki)判据可用于多元合金凝固过程。     

相界,晶界曲度对溶质分布及奥氏体分解产物成核生长的影响

采用了三种工程常用的铁碳合金，观察、分析了晶界、相界曲率对溶质分布的影响及过冷奥氏全分解产物的成核与生长。研究表明：在渗碳体（Ｆｅ３Ｃ）－奥氏体（Ａ）界面，珠光体中渗碳体优先形核于Ａ内凹处的内侧。对于Ａ－Ａ界面，上贝氏体及魏氏组织铁素体优先形核于Ａ晶界外凸的内侧，淬、回火后碳化物分布密度随界面曲率变化而改变。     

Al-Cu 合金高梯度定向凝固过程中的形态转变

本文利用 ZMLMC 定向凝固装置,研究了 Al-Cu 合金系在不同温度梯度下定向凝固时凝固界面和组织形态的变化。发现存在着两种树枝状生长和胞状生长之间的转变,即在低速范围内胞状向树枝状转变,在高速范围内树枝状向胞状转变;当温度梯度足够高时,可以在整个生长速率范围内不出现树枝状生长,获得高度细化的胞状组织;合金的结晶温度间隔越宽,完全消除树枝状生长所需的温度梯度越高。     

定向凝固钛铝合金熔体与铸型界面反应研究展望

钛铝合金是性能优异的高温合金,在航空航天领域有广泛的应用前景,但由于其熔体具有较高的活性,制备时熔体与所有已知的铸型材料会发生不同程度的反应,限制了钛铝合金铸件的发展.定向凝固技术作为制备高精度钛铝合金的新工艺,使铸件组织定向排列,可以进一步提高钛铝合金的使用性能,因此如何调控凝固过程中钛铝合金熔体与铸型材料间的界面反应成为目前有关定向凝固钛铝合金研究的一个热点.从目前国内外关于钛铝合金熔体与铸型材料间界面反应的研究出发,综述了定向凝固过程中铸型材料、涂层成分、工艺参数及合金元素等对界面反应的影响,介绍了界面反应的理论水平,系统收集了界面反应的各项研究结果.     

高温合金定向凝固过程中枝晶生长与溶质对流数值模拟

目的 针对高温合金叶片在定向凝固过程中容易出现雀斑缺陷,从而导致叶片报废的问题,对定向凝固枝晶生长与溶质对流进行模拟研究,以揭示雀斑缺陷的形成规律。方法 针对CM247LC合金定向凝固过程,采用相场模型模拟凝固过程枝晶生长,采用格子Boltzmann模型模拟溶质浓度差引起的自然对流。采用基于双重网格的GPU并行算法对相场-格子Boltzmann模型进行数值求解。研究在不同晶体取向角度与取向差条件下的枝晶形貌、对流速度及溶质羽流的演变规律。结果 当晶体取向角度不同时,在枝晶生长过程中,液相区域的平均对流速度均表现为周期性变化。当晶体取向角度较大时,随着晶体取向角度的变大,一次枝晶臂间距变大。当枝晶间存在晶体取向差时,溶质羽流倾向于在发散型晶界附近发起;随着晶体取向差的增大,溶质羽流发起时间提前。溶质羽流的形成阻碍了枝晶尖端及附近枝晶侧臂的生长。结论 晶体取向角度对溶质羽流形成的影响较小,较大的晶体取向差对溶质羽流的形成有促进作用。     

Hg1—xCdxTel生长中的溶质再分配及其对生长条件的限制

本文以ＨｇＴｅ－ＣｄＴｅ伪二元相图为基础，分析了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ单晶生长过程中分凝特性及扩散规律。从维持平面生长界面的角度出发，确定了不同温度梯度下生长速度选择的上限，并从获得成分均匀晶体的角度出发讨论了晶体生长速度下限的选择条件。     

电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布影响

为了研究中频电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布的影响,在未施加电磁场,施加1000Hz、6000A电磁场和1000Hz、4000A电磁场下进行7050铝合金凝固试验.利用金相显微镜和电子背散射衍射分析技术分析了锭坯微观组织,利用化学分析方法测定溶质元素沿锭坯边部到中心的分布情况.结果表明:外加中频电磁场有效地细化晶粒,影响溶质元素分布.未施加电磁场下,锭坯晶粒最大,发生反偏析;1000Hz、4000A电磁场下,锭坯晶粒次之,发生反偏析;1000Hz、6000A电磁场下,锭坯晶粒最细,发生正偏析.     

Hg1-xMnxTe晶体在ACRT-B法生长过程中的溶质再分配

基于对溶质传输特性的定量估算,确定了Hg1-xMnxTe晶体在ACRT-B生长过程溶质再分配的简化条件和计算模型,并用于晶体生长过程成分偏析的计算.结果表明,在ACRT-B法生长的Hg1-xMnxTe e晶体中由于分凝Mn含量在初始区远高了平均值,随后逐渐降低.未端溶质含量则远低于平均值.只在晶锭中部很小的范围获得满足成分要求的晶段.而采用偏离理想成分配比的配料也能获得满足成分要求的晶段,并且在一定成分范围内随配料成分的降低,该晶段增大,其位置向结晶质量更高的初始区移动.欲生长x=0.11的Hg1-xMnxTe晶体,推荐采用x0＜0.11的配料成分.在计算的基础上,采用直径Φ5mm的Hg0.89Mn0.11Te晶锭进行了ACRT-B晶体生长实验研究.通过电子探针成分分析获得了沿晶体长度的成分分布.在晶锭的主要区段,实验结果与计算结果一致.仅在初始区实验结果低于实验值,未端区高于实验值.分析认为这是由于计算模型中关于液相中溶质均匀混合的假设在初始区和未端区不满足造成的.     

层片状共晶合金扩散边界层中的溶质分布

本文通过实验研究了金属系层片状共晶合金S—L界面前沿扩散边界层的溶质分布。实验结果表明:在液淬瞬间,S—L界面存在一瞬间凝固速度,它比稳态凝固过程中测得的数据在本实验的条件下约大一个数量级;在Jackson—Hunt的理论计算公式中的F_0项中,S_β/S_α不能仅由平衡相图 (C_β/C_α) 来决定,它还与组成共晶合金两组元的比重有关,本文推导出一个带比重因子的新的F_0表达式,即:F_0=C_αρ_A+C_Bρ_B/C_αC_β(ρ_B-ρ_A)     

Effect of Melt Superheating Treatment on Directional Solidification Interface Morphology of Multi-component Alloy

The influence of melt superheating treatment on the solid/liquid (S/L) interface morphology of directionally solidified Ni-based superalloy DZ125 is investigated to elucidate the relationship between melt characteristic and S/L interface stability. The results indicate that the interface morphology is not only related to the withdrawal velocity (R) but also to the melt superheating temperature (Ts) when the thermal gradient of solidification interface remains constant for different Ts with appropriate superheating treatment regulation. The interface morphology changes from cell to plane at R of 1.1 μm/s when Ts increases from 1500°C to 1650°C, and maintains plane with further elevated Ts of 1750°C. However, the interface morphology changes from coarse dendrite to cell and then to cellular dendrite at R of 2.25 μm/s when Ts increases from 1500°C to 1650°C and then to 1750°C. It is proved that the solidification onset temperature and the solidification interval undergo the nonlinear variation when Ts increases from 1500°C to 1680°C, and the turning point is 1650°C at which the solidification onset temperature and the solidification interval are all minimum. This indicates that the melt superheating treatment enhances the solidification interface stability and has important effect on the solidification characteristics.     

稀土铈在铝合金氧化膜中沉积机制的研究

铝合金在硫酸溶液中进行了阳极氧化,然后在含盐的溶液中进行恒电流阴极极化,应用椭圆偏振技术对上述两过程进行了现场追踪的结果表是有,通过阴极化步骤,可使氧化膜的组成发生改变,使铈沉积在氧化膜的表面,改变阴极极化液的酸度,对氧化膜中铈的沉积量有所影响,酸度越大,沉积上去的铈会越少。     

高钒铁碳合金凝固过程及元素的分布

通过定向凝固 液淬试验、金相分析、电子探针面扫描、微区成分能谱分析和差热分析等手段,研究了高钒铁碳耐磨合金的凝固过程。结果表明:该合金在凝固时首先从液相中析出初生VC相;随着VC的析出,液相中V含量降低,达到共晶成分时,合金将发生共晶反应L→γ+MC;之后将按照L→γ+MC+MC2的反应进行三元共晶凝固。V主要分布于MC型的碳化物,Mo和Cr主要分布于MC2型的碳化物中。     

快速凝固下溶质分配模型研究

本文综述了快速凝固溶质非平衡分配模型的研究现状，分析和对比了各种模型的特点及所存在的问题。     

LY12铝合金微弧氧化膜的生长过程

为了进一步了解铝合金微弧氧化膜的生长状况、生长过程和机理,在硅酸盐体系中,采用恒流法对LY12铝合金分别进行了5,10,30,45,75,120 min的微弧氧化处理.采用扫描电镜和电化学阻抗谱对氧化膜进行了分析.结果表明:随着氧化时间的延长,氧化膜明显变得粗糙,膜内孔道被填补;随着膜层厚度的增加,反应后期氧化膜分为内外2层,表层疏松,内层致密;电化学阻抗谱由双容抗形转变为拉长的半圆弧,反应电阻增加,电化学过程由活化过程转变为扩散过程控制,氧化膜对基体的保护性能增强.     

高表面粗糙度6061铝合金的两酸抛光工艺研究

目的 为了降低6061铝合金的表面粗糙度,提出了一种环保型的两酸化学抛光工艺,并探究了抛光工艺条件对6061铝合金表面粗糙度和表面形貌的影响。方法 采用正交实验设计,确定6061铝合金两酸抛光添加剂的浓度,在此基础上通过单因素实验进一步对抛光液配方、温度和时间进行参数优化。通过粗糙度仪测量抛光前后的粗糙度和表面轮廓曲线,利用金相显微镜观察抛光前后的微观表面和断面金相,并且计算最佳工艺下的失重率。结果 在温度100 ℃、抛光10 min条件下,当抛光液的成分为H3PO4+H2SO4(质量比为2︰1)、10 g/L硫酸铝、2 g/L硫酸铜、1.6 g/L金属盐A、3 g/L氧化剂B、15 g/L过硫酸铵、1.5 g/L钼酸铵时,抛光效果最好。在最佳工艺下进行抛光,使铝合金表面粗糙度从6~8 µm降低至2 µm左右,粗糙度的标准差从2 µm左右降低至1 µm以下,失重率在0.002~0.004 g/(cm².min)范围内波动,并且得到了光亮的表面。结论 该抛光体系在处理高表面粗糙度的6061铝合金时表现出良好的抛光效果,研究结果对提高3D打印的6061铝合金零件表面质量提供了较好的借鉴与理论分析基础。     

多孔铝合金的铸造工艺研究

采用加压铸造工艺，制备出了多孔铝合金。系统地研究了预制块的制备工艺过程及影响因素。利用所制备的预制块，研究了多孔铝合金的加压铸造工艺。研究表明，预制块孔隙大小及其初始温度、金属液浇注温度、外加压力等影响了金属液在预制块中的充型长度。采用合理的工艺，就可以获得大尺寸的多孔制品。