Fe-Co多元合金晶粒细化机制

采用合金熔体深过冷与铜模激冷相结合的凝固技术,研究了Fe47Co47Nb2.5Cu2.5B1合金的晶粒细化机制.研究结果表明,合金凝固组织由外层扩大的细晶区和芯部的等轴晶两部分组成.细晶区晶粒细化主要在于铜模激冷提高了该区域熔体的过冷度,导致熔体形核率增大,抑制了晶粒长大,并在大的枝晶应力作用下发生枝晶碎断.合金芯部组织细化则主要是由于细晶区为内部过冷熔体提供了更多形核质点,并且结晶潜热的释放促使枝晶发生熔断.     

连铸小方坯的电磁搅拌

一般来说,在二冷区设置电磁搅拌的目的在于: (1)促使“低温浇铸”,降低钢液的过热度,在穿晶区内扩大等轴晶区,也可通过树枝晶末稍折断后作为新晶核来加速等轴晶区的形成: (2)改善铸坯内部组织的均匀性。它涉及到中心缩孔,中心偏析及等轴晶区。中心偏析在小断面铸坯中比较普遍,尤其是含碳量较高的钢种,因为它可导致更大的穿晶作用; (3)降低质量要求严格的铸坯产生裂纹     

电磁振荡下薄带坯水平连铸的凝固组织

主要研究了静磁场和交流电复合产生的电磁振荡在薄带坯水平连铸上的应用.以纯Sn与Sn-10Pb合金为对象,通过热态物理模拟试验,研究金属薄带坯水平连铸的凝固组织,及其与电磁振荡强度的相互关系.结果显示,在电磁振荡作用下,纯Sn的凝固组织明显细化,并且细化效果随所施加电流的增大而增强;Sn-10Pb合金的凝固组织显示,在凝固前沿施加电磁振荡作用将显著地促进等轴晶组织的形成,使薄带坯中心出现等轴晶区,而且该等轴晶区随电磁振荡的强度增大而扩大.在低强度电磁振荡条件下,凝固组织细化和等轴晶化的原因是:电磁振荡力对金属初生晶的周期性拉伸、压缩、剪切、折弯、扭转等机械作用,使其出现断裂和剥落,增加形核数量;电磁振荡的局部搅拌作用使固/液界面前沿的温度和成分趋于均匀化,导致梯度降低,抑制了柱状晶的生长.     

FGH96高温合金的再结晶组织特征

FGH96高温合金的再结晶主要包括孕育期、形核期和晶核长大期。再结晶形核与长大对温度非常敏感:当变形量较小时,在1050℃充分形核,在1080℃再结晶晶核等轴化过程稳定,能够得到均匀细小的等轴晶,而当温度高于1110℃时,再结晶等轴晶粒显著长大;随着变形量的增大,获得细晶粒的温度由1110℃降低到1080℃左右。促进形核、抑制晶粒长大均有利于晶粒细化。另外,再结晶优先在原始颗粒边界发生,当变形不充分时,内部残留未再结晶区,得到不完全再结晶组织,即"项链"组织。同时,这种组织也是粉末冶金材料晶粒细化过程中必然存在的中间态特征组织,随着变形方向的增加、累积变形量的增大,原始颗粒中心区域能够发生再结晶,"项链"组织也逐渐转化成等轴细晶组织。     

电磁场和表面孕育剂作用下K417高温合金的晶粒细化

用XRD、OM研究了电磁场和表面孕育剂作用下的K417合金晶粒细化机制.结果表明:电磁搅拌能够细化K417合金铸件的等轴晶组织并能促使柱状晶向等轴晶转变、增加断面等轴晶的比例.增加磁场强度和缩短金属液在模壳中的静置时间可增加断面等轴晶的比例和减小等轴晶的平均尺寸.在模壳内表面涂孕育剂铝酸钴能够细化K417合金铸件表层的晶粒并有助于提高电磁搅拌细化晶粒的能力,通过浇注后进行50Hz、150A的双向电磁搅拌和在模壳内表面涂孕育剂铝酸钴相结合方法,可得到晶粒组织细化至95μm、断面等轴晶比例达到100%的K417高温合金细晶铸件.     

铝—钛—硼高效晶粒细化剂

提高铝及铝合金强度的途径之一是细化晶粒.根据金属结晶学理论可知,要使铝及铝合金在铸造过程中形成细小的等轴晶,必须增加其由最初液态转入固态时的形核率.因此,除尽量创造自发形核的结晶动力学条件外,还需人为地加入大量外来晶核.铝一钦-硼中间合金就是人们为细化晶粒而在铸造过程中加入的一种变质剂.后经多年探索实践,发展成为当今的铝-钛-硼高效晶粒细化剂.生产实践表明,铝-钛-硼晶粒细化剂的细化效果十分显著,使用该产品后,可使铸锭的晶粒度由原来的4级提高到1级.     

稀土、钒、钛变质处理对高硅铸钢晶粒细化的影响

研究了稀土、钒、钛变质剂对等温淬火高硅铸钢晶粒细化的影响.结果表明,经稀土、钒、钛变质处理后,高硅铸钢中形成大量的高熔点化合物,可以强烈地促进非均质形核,细化高硅铸钢的奥氏体晶粒;同时变质剂的加入可以明显提高钢液的过冷度,促进形核、细化奥氏体晶粒.高硅铸钢等温淬火组织中由一次结晶形成的树枝晶已经完全消除,全部转变为等轴晶;385℃等温时高硅铸钢淬火组织中的块状残余奥氏体的量明显减少,由未变质前的31.9%降低到5.5%,块状残余奥氏体的尺寸也明显减小.     

超声作用阶段及形式对熔池晶粒结晶的影响

理解不同超声作用下的熔池晶粒结晶特点对超声辅助TIG焊接工艺的优化具有重要意义. 以铝锂合金为研究对象,改变超声作用阶段及施加形式,分析焊缝晶粒分布特征. 结果表明,电弧熄灭后超声作用下,焊缝边缘为断裂的柱状晶,焊缝中心为等轴晶;熄弧前及熄弧后均有超声作用时,焊缝内部全部为等轴晶. 持续超声形式和瞬态超声形式对熔池晶粒结晶具有不同的作用,持续超声主要促进熔池内晶粒的异质形核而促使等轴晶形成,瞬态超声主要通过破碎枝晶细化晶粒. 超声细化铝锂合金TIG焊缝晶粒机制与超声作用阶段及形式具有直接联系.     

镁合金电阻点焊接头组织结构特点

为了提高镁合金电阻点焊接头的力学性能,采用光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、x射线衍射仪研究了接头的微观组织和相组成.结果表明,接头主要由熔核和热影响区(HAZ)所构成.熔核一般包括两种不同的组织形态,即熔核边缘的胞状树枝晶和熔核中心的等轴树枝晶.熔核是由大量的α-Mg相和少量的β-Mg17Al12相所组成.相对于未熔化的母材晶粒,热影响区晶粒变粗,并伴随晶界熔化.当焊接电流为23 kA,焊接时间为8个周波,电极力为4.5 kN时,熔核边缘的胞状树枝晶细化,而熔核中心的等轴树枝晶有向等轴晶转化的倾向,且平均晶粒尺寸为12.96μm.     

电磁搅拌和二冷区冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯的内部质量影响

研究了不同方式的二冷区电磁搅拌和冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯凝固组织和内部裂纹的影响。研究结果表明：施加电磁搅拌后的连铸坯内部等轴晶组织比例增加,晶粒细化。单向连续电磁搅拌增加等轴晶比例和细化晶粒的作用效果优于正反交替电磁搅拌。当二冷区冷却水流量由3.0 m3/h增加至7.1 m3/h时,等轴晶比例减小,晶粒粗化;电磁搅拌对连铸坯内部裂纹有抑制作用,且单向连续电磁搅拌效果最好。当二冷区冷却强度增加时,铸坯内部熔体的温度梯度增加从而增大热应力,同时由于电磁搅拌的作用时间的减少,使铸坯内部质量恶化,产生严重的内部裂纹。     

化学成分对立方氮化硼合成的影响

本文就结晶介质的化学成分和合成参数,对立方氮化硼晶体生长特性的影响进行了阐述,研究表明结晶介质成分和合成参数一样,对立方氮化硼结晶的完整性,杂质成分对晶体特性的影响起着重要的作用,指出,往BN-Mg体系中,引入P可培育出不含游离硼的晶体,而往Li3N-NB体系中引入LiH和NH4Cl时,所得到的立方氮化硼具有高的强度和热稳定性。同时还探讨了立方氮化硼在不同体系中的合成及其结晶过程的一般动力学规律,形核速度和生长速度动力学关系的最普遍的特征表明,立方氮化硼的自发成核速度及其生产速度与结晶介质的过饱和和粘度有关。     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

淬火方式对Ti微合金化中碳钢组织和性能的影响

设计了一种Ti微合金化中碳钢,在控制轧制后采用在线直接淬火+低温回火(DQ+LT)和离线再加热淬火+低温回火(RQ+LT)两种热处理工艺。通过力学性能检测和微观组织观察,研究了不同淬火方式(DQ和RQ)对Ti微合金化中碳钢微观组织和析出相的影响。结果表明:淬火方式对试验钢的微观组织特征和力学性能产生了显著影响。DQ和RQ淬火方式获得的晶粒形态分别呈现扁平化和等轴化,扁平化马氏体板条较细长,方向性明显,基体位错密度高,而等轴晶粒的有效晶粒尺寸更细,晶粒内马氏体板条均匀、无方向性,基体上有大量细小的碳化物和(Ti, Mo)C析出相。组织上的差异使得DQ工艺试验钢存在横、纵向性能不均匀、低温冲击性能较差等不足,而RQ工艺试验钢的横、纵向性能均匀、强韧性匹配良好。     

304/Q245R爆炸复合板结合界面的退火组织和硬度

针对304/Q245R爆炸焊接复合板,采用扫描电镜(SEM)和纳米压痕仪研究了消应力退火后基材侧结合界面中珠光体(P)和铁素体(F)形态的演变及对硬度的影响. 结果表明,细晶区为再结晶形成的直径为1 μm的等轴晶粒,原珠光体位置形成的等轴晶粒中,铁素体亚晶尺寸小于100 nm,亚晶界由不连续的球化渗碳体和连续分布的碳原子构成;纤维区中珠光体破碎部位分别发生渗碳体球化和铁素体亚晶析出,部分未破碎的层状珠光体发生时效软化;扭转晶粒区少量破碎的珠光体发生渗碳体球化和铁素体亚晶析出,大量未破碎的层状珠光体区域则发生时效硬化;结合界面中铁素体和珠光体的硬度依据各区域软化或硬化的机制而不同.     

Improving the carbon macrosegregation in high-carbon steel by an electric current pulse

Thus far, the relationship between the macrosegregation and refinement of solidification structures in metals is not clearly understood. In this paper, the effect of an electric current pulse (ECP) on the refinement of the solidification structure as well as carbon macrosegregation in high-carbon steel was investigated. The experimental results revealed that if central porosity exists in the solidification structure, the carbon macrosegregation in high-carbon steel cannot be improved by applying an ECP, although increased equiaxed dendrites and a reduced primary dendritic arm in a solidification structure were obtained after an ingot was exposed to an ECP. In contrast, after central porosity was eliminated, carbon macrosegregation was improved through the refinement of the solidification structure in high-carbon steel through the use of an ECP.     

Solidification structure refining of 409L ferritic stainless steel using Fe-Ti-N master alloy

A novel in-situ synthesized Fe-Ti-N master alloy was employed as a grain refiner for refining of the 409L ferritic stainless steel solidification structure. Two groups of experiments have been carried out to test the grain refinement performance of the Fe-Ti-N master alloy. In one group, 2 wt% of the Fe-Ti-N master alloy has been added into 409L ferritic stainless steel melts with various temperatures just before casting. In the other group, 409L ferritic stainless steel melts with 2 wt% Fe-Ti-N master alloy added at 1803K were held for various times before casting. It was found that high melt temperature resulted in a lower proportion of equiaxed grains and coarser structures. As the holding time increased, the proportion of the equiaxed grain zone decreased quickly. However, the proportion of the equiaxed grain zone re-increased when the holding time was extended longer than extreme points. The mechanisms of these experimental phenomena have been analyzed in terms of thermodynamics.     

交变磁场对SHS制备复合钢管陶瓷层相结构的影响

将交变磁场引入自蔓延反应,研究其对陶瓷层的相结构的影响,采用NiO作为添加剂进行对比试验.试验结果表明,交变磁场并不改变陶瓷层的相组成.显微结构分析表明,随着磁感应强度的增加,α-AI2O3的枝晶尺寸减小,形态逐渐向细小的等轴晶形态过渡,在磁感应强度为0.2 T时,出现等轴晶组织.NiO的加入增强了交变磁场的影响效果,在NiO加入量为0.4%时可以在0.1 T的磁感应强度下得到细小的等轴晶组织.     

PMO-EMS组合调控提高铸坯均质化应用实践

脉冲磁致振荡(PMO)凝固均质化技术是通过促进形核并形成“结晶雨”细化凝固组织、提高铸坯均质化的一项原创技术。生产实践表明,该技术对提高连铸坯等轴晶率、降低偏析具有显著作用。将PMO与电磁搅拌(EMS)进行优化组合,利用EMS的搅拌作用,将PMO形成的“结晶雨”均匀分布于铸坯心部,消除等轴晶区偏心问题,从而大幅度提高铸坯组织对称性和均质化效果稳定性。结果表明,应用PMO-EMS组合调控技术可显著提高铸坯均质化水平,以轴承钢GCr15和齿轮钢20CrMnTi为例,等轴晶区对称性明显增加,偏析指数则可以分别控制在1.04和1.05以内。     

一种用于显示中高强度钢晶粒的方法

中高强度钢随着碳含量的逐渐增加,组织愈发细小,通过直接腐蚀等传统方法得到的晶界往往比较模糊。为了能够清晰地显示中高强度钢的晶粒度,利用其具有氢脆敏感性以及氢脆易于产生沿晶断裂形貌的特点,提出了一种晶粒度检测方法。通过对 55SiCr弹簧钢和 440冷墩钢分别使用直接腐蚀、电子背散射法（EBSD）与氢致开裂断口法显示晶界,对比可以发现在中高强度钢的晶粒度检测中,氢致开裂断口法显示的晶界更为清晰,评定的结果更加准确。     

镁-钢异种金属无匙孔搅拌摩擦点焊过程分析

在最优焊接参数下,对AZ31B镁板和DP600镀锌钢板进行无匙孔搅拌摩擦搭接点焊试验,得到剪切力达到8.7 k N的接头.整个点焊过程分为插入(I)、搅拌与回抽(II)、回抽完毕(III)三个阶段.显微组织分析表明,焊核区,钢的晶粒细长,流向明显.热力影响区,钢和镁合金均发生动态再结晶,钢的晶粒粗长,镁合金晶粒最为粗大,但在搅拌针回抽区域,镁合金晶粒细小且分布均匀,全部为再结晶等轴晶粒.热影响区,钢的晶粒更为粗长,镁合金的晶粒也较为粗大.接头主元素分析表明,(I)阶段,镁与钢的界面没有发生扩散;(II),(III)阶段,在焊核区主元素之间发生了扩散.