金属凝固细晶技术及发展

介绍了凝固过程控制在材料加工技术中的地位,阐述了凝固过程的研究内容和凝固组织细化的作用,并对金属凝固组织细化技术中的浇注过程和传热条件控制方法、化学处理方法、机械处理方法以及外加物理场方法作了简单评述;认为温度扰动、成分扰动、外加超声波、脉冲电流或脉冲磁场不仅能有效地细化金属凝固组织,还可以避免其他细化方法对环境和金属材料本身的污染,有利于材料的循环利用.     

球墨铸铁的脉冲电流退火处理

采用高压脉冲电源对球墨铸铁进行了固态石墨化退火处理,研究了脉冲电流退火处理下保温温度和升温速度对渗碳体石墨化过程的影响.结果表明:在适当的处理时间、足够高的温度下,即在30s内温度达到1100℃时渗碳体可实现快速石墨化.脉冲电流退火处理下碳原子的快速扩散和石墨的快速长大是渗碳体快速石墨化的主要原因.     

脉冲磁致振荡下Al-4.5wt%Cu合金微观组织形态

应用脉冲磁致振荡技术处理Al-4.5wt%Cu合金的凝固过程,并用快速凝固装置固化初生α-Al相。结果表明,合金凝固前期,熔体固相分数小,温度高,脉冲磁致振荡主要促进熔体形核,此刻初生α-Al相微观形貌细小,圆整。随着处理时间的延长,熔体温度降低,脉冲磁致振荡难以抑制晶核的快速生长,新、老晶核竞相生长,并发生吞并或融合,晶粒粗大,形状复杂。一定放电频率的脉冲磁致振荡处理能有效抑制初生α-Al相的长大,频率越高,抑制效果越好,且初生α-Al相随着放电频率的增高变得更加细小、圆整。     

Cr5钢等温贝氏体相变的研究

采用热膨胀仪测试了Cr5钢加热、冷却和贝氏体等温过程中的热膨胀曲线,研究了Cr5钢在不同温度和时间保温后的贝氏体/马氏体。结果表明,Cr5钢奥氏体化后在380、350、320℃保温,在350℃保温时贝氏体转变的孕育期最短,在320℃保温时贝氏体片最细。在350℃分别保温10、30、60、360min,随保温时间延长,组织中下贝氏体含量逐渐增加,马氏体量逐渐下降。贝氏体片条对奥氏体晶粒的分割产生细晶强化。贝氏体内部大量弥散析出的细小碳化物以及高硬度的马氏体基体,使贝氏体/马氏体复合组织有望获得较佳的强度和韧性。     

微区成分扰动生核处理基础研究

运用热力学理论提出了微区成分扰动生核处理的新构想，并以轴承钢和Q235钢为实验材料，采用同时浇注分流充型的实验方法对其进行了实验验证。研究结果表明，在钢液中造成一定方向和程度的成分起伏，可以促进钢液生核，从而增加铸坯中等轴晶数量。     

不同电压下脉冲电流对纯铝凝固组织的影响

采用储能电容为3640μF的脉冲电源，在不同的充电电压下，对纯铝的凝固过程进行电脉冲处理。结果表明：脉冲电流能够扩大纯铝铸锭的等轴晶区、缩小柱状晶区，并使晶粒尺寸细化。在一定的脉冲电流参数范围内，电流密度增大和脉冲频率升高都有利于金属凝固组织的细化和改善。     

PMO对连铸GCr15轴承钢枝晶生长的影响

通过对PMO处理的连铸GCr15轴承钢固/液界面枝晶形貌和微观偏析的观测,探究了施加PMO对铸坯固/液界面前沿枝晶生长的影响。结果表明:PMO作用于固/液界面处,使枝晶间碳富集程度降低,初生相的面积占比增大,一次枝晶间距减小,二次枝晶臂间距增大,且二次臂细长致密,局部枝晶非对称生长。结合PMO的电磁热力效应分析认为,枝晶生长前沿的温度场和溶质场在PMO作用下出现扰动,固/液界面前沿溶质富集减轻,成分过冷度增大,促进枝晶臂生长,导致初生相占比增大;强制对流使液相温度分布均匀,固/液界面处温度梯度增大,故一次枝晶间距减小;由于垂直于拉坯方向的液相温度梯度减小及微区的磁致振荡效应,柱状枝晶的生长方向发生改变,干扰了枝晶间富集溶质的扩散,进而造成了枝晶的非对称生长。     

应用结晶器PMO提高连铸小方坯质量研究

为了改善某厂螺纹钢小方坯连铸过程中存在的等轴晶率低、中心碳偏析严重、中心疏松和缩孔等内部质量问题,进行了结晶器脉冲磁致振荡(pulse magneto-oscillation,PMO)改善螺纹钢内部质量的试验研究。结果表明:结晶器PMO可以显著细化螺纹钢的凝固组织,扩大中心等轴晶区的范围,减小二次枝晶臂间距,中心缩孔由0. 5级降低到0级,中心偏析由2级降低到0. 5级,中心碳偏析指数由1. 18降低到1. 01,铸坯内部质量得到明显改善。     

Nb强化铸铁机理的基础研究

介绍了Nb在铸铁中的应用现状,对富铌相在铸铁中的存在形式和形成条件进行了热力学分析。通过NbC和铸铁组织中的γ-Fe和石墨的晶格点阵的二维错配度计算,证实了NbC可以成为石墨异质晶核的衬底。提出了进一步研究Nb元素对铸铁作用机理的方向。