液态置氢对TC21合金组织及硬度的影响

在热氢处理(THP)的基础上提出了液态置氢的方法,即合金在含氢气的气氛下进行熔炼,部分氢被合金吸收,并在凝固后保留在合金的内部。由于氢在液态合金中的扩散系数较大,因此液态置氢的速度较快。本研究基于Sievert’t定律推导出了液态置氢时,TC21合金中的氢含量与环境中的氢分压的关系。发现氢细化了TC21合金的晶粒,并且细化作用随着氢含量的增加而增强,随着氢含量的进一步增加,TC21合金中出现了α"相和孪晶结构。合金的显微硬度随氢含量的增加而降低。     

定向凝固水平连铸多晶铜的动态本构方程

以带有同步组装技术的分离式Hopkinson压杆装置作为热模拟装置，采用基于MTS（Mechanical Threshold Stress）模型建立的FCC晶体结构的动态本构方程，确定了定向凝固水平连铸多晶铜动态本构方程参数，研究了其动态冲击特性，获得高温段（685K-1085K）的理论应力-应变曲线与实验曲线相当吻合，而在低温段（低于685K）的理论曲线与实验曲线出入较大。结果也表明定向凝固水平连铸多晶铜在485K和685K之间有一温度能使其回复能达到阀值。     

钛合金冷坩埚连续熔铸过程定向凝固

水冷铜坩埚存在很强的侧向散热,而定向凝固则必须保证单向热流,分别从电磁力、温度场及传热3方面来分析冷坩埚定向凝固的可行性.结果表明:在三相点焦耳热最大,感应焦耳热弥补了侧向散热,保证在下驼峰与坩埚接触点Z0附近区域等温线近乎平直,能够利用冷坩埚实现钛合金的定向生长.增大电磁压力,提高熔体过热度,可以减小坩埚壁的侧向散热,有利于冷坩埚实现定向凝固.     

热处理TiAl(W,Si)合金的拉伸性能及裂纹扩展

对铸态Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金进行淬火回火热处理,获得了近层片组织和双态组织。对两种不同组织的合金进行室温拉伸试验,并对试样断口和断口附近的组织进行分析,研究了拉伸断裂机制。结果表明:双态组织比近层片组织具有更好的室温塑性和抗拉强度。双态组织中的裂纹可以绕过较小的γ相颗粒,沿γ相和α2/γ片层团的界面扩展,也会以穿越层片的方式扩展。而近层片组织中的裂纹则是以沿片层和穿越片层的混合方式扩展。     

YBCO的生长取向及定向凝固机制研究

利用定向凝固技术制备了取向良好的YBCO棒材,其a-b晶面与提拉方向的夹角小于5°.为研究YBCO生长的各向异性及其定向凝固机制,分别通过空淬及炉冷的方式获取了熔体生长的YBCO晶粒形貌及固液界面形貌.YBCO晶粒呈现片层状结构,其长厚比约为2～5.晶体生长的固液界面清晰反映出了外延生长的特征.基于上述结果,讨论了YBCO的定向凝固机制,认为YBCO的定向凝固是由择优生长及外延生长两阶段构成,这很好地解释了本文的试验结果.     

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.     

采用温度回升法对任意结晶区间的铸件凝固结晶潜热的数值计算

铸件凝固结晶潜热的释放行为与凝固传热、溶质传输及铸造合金种类与成分等诸多因素有关，合金凝固过程中其温度、固相体积分数与液相成分(T-fs—CL)三者之间一般存在着非线性强耦合关系．采用合金凝固传输统一模型及温度回升(补偿)法提出的处理任意结晶温度区间(包括零结晶区间)凝固潜热释放问题的数值迭代计算方法，对不同合金成分与不同固相反扩散效应的二维Al—Cu合金铸件定向凝固传输过程进行了数值计算，表明该方法对于从纯金属到共晶成分的不同成分合金及从Scheil模型到Lever-Rule模型之间的任意凝固模式均是有效的．将该方法推广应用于叶片铸件三维凝固传输过程的T-fs—CL耦合数值模拟仍显示出高的计算效率．通过对计算结果进行的三维图像数据处理，展示了铸件几何形状对凝固传输行为的重要影响．     

微尺度下液态Zn-4Al合金停止流动机理研究

液态金属在微尺度空间内的停止流动机理决定了微铸件的充型能力,对完善微精密铸造工艺有重要的指导意义。观察不同管径微管道内的合金凝固组织,研究了微尺度下液态Zn-4Al合金的停止流动机理,结果表明:停止流动机理由宏观尺度时的端部堵塞机理,变为微尺度时端部堵塞与后续流体的半固态堵塞两者复合的停止流动机理,临界值约在管径为0.5 mm,微尺度条件下的特有充型凝固过程是停止流动机理改变的根本原因。     

熔体快淬Zr(V1-xFex)2 (x=0.15)合金的贮氢性能

采用非自耗真空电弧炉熔炼制备Zr(V1-xFex)2(x=0.15)母合金锭,利用单辊旋淬设备制得不同淬速的合金薄带。X射线衍射结果表明,不同淬速Zr(V1-xFex)2(x=0.15)合金均为近乎单相的C15型Laves相,熔体快淬工艺可消除铸态合金中的包晶反应残留相和枝晶偏析,得到均匀细晶组织。快淬Zr(V1-xFex)2(x=0.15)合金吸氢后的晶体结构未发生改变,饱和吸氢后的体胀率约20%,根据V’antHoff关系外推出室温下快淬合金的平衡压力低于10-5Pa量级。     

微尺度铸件充型过程的数值模拟

修正了传统Navier-Stoke方程,并利用该方程和Fluent软件对Zn-4Al合金充填微齿轮铸件的充型过程进行数值模拟.结果表明:在运动惯性的作用下,Zn-4Al合金在进入微齿轮型腔后途径齿轮盘部位时,合金并未横向扩展,而是保持入射状态首先填充对面的齿轮轴,撞击型腔壁后,产生二次压头,然后再向齿轮外围的各齿部位反充;型腔内气体被高速运动的金属液搅拌和切割,形成许多微气泡,然后被带入主流区,从排气道排除.