中小尺寸高温合金件的无接触电磁成形

介绍了一种新型金属熔体无接触电磁成形技术及其原理,该技术将电磁铸造技术与高梯度定向凝固技术融为一体,对于熔化和成形活泼金属、高温合金难熔金属和高纯金属等中小尺寸构件具有重要的研究与应用价值。另外,从电磁场和凝固过程角度讨论了中小尺寸高温合金样件的电磁成形过程,探讨了工艺参数对成形过程的影响规律,并获得了表面质量较好的高温合金样法。     

特种合金电磁软接触定向凝固冷却新工艺

通过对流化床传热特性的研究,提出了一种适用于特种合金在真空下定向凝固的冷却新工艺,并确定了最佳的冷却工艺配置.结果表明:液氮作为流化介质,在0.3 Pa压力作用下、100目SiC颗粒作为固体介质、采用喷嘴与隔热板间距为10 mm的工艺配置、抽拉速度9 mm/min时,固液界面温度梯度可达260 K/cm,并且实现了高温合金的软接触电磁成形,获得了高温合金近叶片状样件及一次枝晶间距平均为60 μm的定向凝固组织.     

合金电磁约束成形及凝固组织控制研究

介绍了铁、镍基合金等的无接触电磁约束成形定向凝固技术。在系统研究电磁场与温度场及其耦合作用的基础上，成功地实现了对多种截面形状的铝、不锈钢及高温合金的无容器电磁约束成形。     

高温合金定向凝固技术研究进展

首先回顾了定向凝固的发展历史,重点分析了液态金属冷却定向凝固的技术特点。总结了高温度梯度下制备的定向凝固法单晶高温合金在组织和性能方面的研究现状,结合作者在本领域的研究,着重分析了定向凝固温度梯度、凝固速率、晶体取向、熔体超温处理、熔体对流控制对组织和性能的作用规律和机制,认为高温度梯度定向凝固是细化组织、减少缺陷、提高合金性能的重要途径。最后展望了高温合金定向凝固的发展趋势。     

电磁成形定向凝固三维非线性温度场数学模型

从基本物理模型出发,导出了电磁成形定向凝固稳态连铸过程中相变潜热在导热方程中的内热源处理形式,使之可以避免近似处理,而直接应用于数值模拟的推导过程.在此基础上,同时考虑涡电流加热、强制冷却、热辐射和热质运动等因素,建立了关于电磁成形定向凝固问题三维非线性温度场的完整导热微分方程.编程计算并与实验结果对比表明,模型正确有效.     

DZ—22B定向凝固高温合金长时组织稳定性的研究

研究了ＤＺ－２２Ｂ合金８００℃、５０００ｈ，９００℃、３０００ｈ长期时效后显微组织和力学性能的变化试验结果与相分计算结果吻合。结果表明，长期时效后，末析出ＴＣＰ相。力学性能基本稳定。     

定向凝固和单晶高温合金及涡轮叶片的发展

北京航空材料研究所对定向凝固及单晶高温合金及工艺进行了多年卓有成效的研究,建立了先进的定向凝固设备,发展了定向凝固工艺,研制了一系列高性能定向和单晶高温合金;对合金设计、热处理、合金元素的作用进行了分析研究,为确定合适的化学成分及选定最佳工艺参数提供了可靠的基础;进行了精密铸造工艺的研究,发展了无余量铸造技术和用于定向及单晶的陶瓷型壳和型芯,并用此发展了多种航空定向和单晶叶片,特别是研制和批生产了用于先进航空发动机的DZ22无余量具有复杂内冷通道的空心涡轮叶片。现在,其主要目标是研制无余量的单晶空心叶片及其他单晶课题。     

高温度梯度定向凝固高温合金单晶初始生长过程非稳态自组织行为

用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置研究宽凝固速度范围内籽晶法制备含细亚结构的ＤＤ３单晶的起动生长段的组织演化与选择特征。试验获得了直径为７ｍｍ的ＤＤ３单晶合金，起动生长段组织演化对界面前沿液相中的温度梯度ＧＬ，系统稳定抽拉速率Ｖ，系统起动时的升速模式及系统干扰等因素的基本依赖关系，并对该非稳态自组织过程的内在控制因素及其形成机制进行了初步的分析。     

合金成分对定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性的影响

为研究定向凝固柱晶高温合金薄壁铸件凝固过程的热裂纹形成倾向,采用定向凝固空心薄壁管状试样,考察了Ti,Zr,Hf,Al和B等元素对定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性的影响;采用SEM、断口分析及DSC方法,分析了热裂的晶界宏观形态.结果表明:随着Ti含量的增加,γ/γ′共晶增多,尺寸增大,合金凝固温度范围变大,定向合金的热裂倾向性严重;Zr元素含量增加,促成共晶形成,合金出现热裂纹;Hf含量的变化对合金的热裂没有影响;Al,B含量增加,微观组织无明显变化,但合金凝固温度范围变大,导致定向凝固合金出现热裂.     

新型抗燃气腐蚀长寿定向凝固合金显微组织对机械性能的影响

新研制的抗燃气腐蚀长寿命定向凝固合金的机械性能与Ｒｅｎｅ８０，ＩＮ－３７８（Ｍ３８），ＤＳ－Ｒｅｎｅ８０等合金进行了比较，从成分，γ′相碳化物，硼化物，晶粒结构，偏析及缺陷等方面阐述了显微镜组织对机械性能的影响。     

High rate directional solidification and its application in single crystal superalloys

In the present paper there are two parts contributing to the discussion of high rate directional solidification and its application. The first part aims to characterize the high rate directional solidification of various kinds of alloys. It was found that the relevant cooling rate of the high rate directional solidification is defined to be within 1–10³ K/s (solidification rate is 10^-4–10^-1 m/s as G_L= 100 K/cm) and that it is located in the region between the near-equilibrium slow growth rate and the rapid solidification rate beyond the equilibrium condition, whilst at the same time there occurs a series of turning effects of interface stability and morphologies. With the increase in the growth velocity the interface with the plane front evolves to cells and dendrites at the stage of near-equilibrium and with a further increase in growth rate they transformed reversibly from dendrites to cell structure and then to the absolute stability of a planar interface. The change of solute segregation reveals the same from a lowsegregation, then increased and finally reduced again. An explanation based on effective constitutional supercooling about the evolution of interface morphologies with respect to the changes of growth rate is proposed.

The second part is devoted to introducing experimental results for single crystal superalloys using the rate directional solidiication principle. It is shown that the single crystal superalloys CMSX–2 and NASAIR 100 exhibit significant improvement in microstructure segregation and mechanical properties at high temperature both in the as-cast and after-heat-treatment conditions with the high rate directional solidification technique.     

The solidification characteristics of near rapid and supercooling directional solidification

In the comparison of the solidification characteristics of supercooling directional solidification (SDS) with constrained directional solidification (DS) and with the consideration of the inheritance of supercooled melt, the SDS technique established with the combination of melt supercooling and traditional DS was proposed. An exploring study on SDS techniques was also conducted using appropriate facilities, designed and manufactured by the authors’ laboratory and the deep supercooling of Cu–5.0%Ni alloy, and its DSs were implemented.     

DirectionaHy Solidified High-strength Superalloy DZ22

Alloy DZ22 possesses rather high intermediateand elevated temperature mechanical propertiescomparable with the advanced commercial DS al-loy PWA1422.The alloy composition is based onPWA1422 alloy,only the content ranges of Hf,Cand Zr are changed for systematic study.The pres-ent melting technology for master alloy ingot andDS process parameters for components are suitablefor this alloy.The alloy revert which has     

电磁约束成形的技术特点及其发展前景

回顾了电磁约束成形技术的发展过程,通过分析圆形、椭圆形等不同横截面形状的纯铝、不锈钢以及高温合金等金属试样的电磁约束成形过程,从感应器结构、屏蔽罩插入深度、材料性状及抽拉速率等方面出发,详细论述了电磁约束成形定向凝固过程的技术特点,并阐述了电磁约束成形定向凝固技术的优缺点,指明了其今后的发展方向。     

Effect of thermosolutal convection on directional solidification

Absract The impact of thermosolutal convection during directional solidification is explored via results of numerical investigations. Results from fully transient numerical simulations of directional solidification in a differentially heated cavity under terrestrial conditions and Bridgman cytstal growth in space are discussed. The pivowl role ofboth thermaland solutal convection in the solidifaction process is illustrated by examining these two cases. In particular, radical and longitudinal macrosegregation resulting from this thermosolutal convection is discussed.     

工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。     

复合定向凝固法制备多晶硅铸锭

采用复合定向凝固法制备多晶硅铸锭,在精炼和定向凝固过程中施加电磁场控制柱状晶生长过程.实验制得平行于铸锭中心轴的柱状晶,直径约为1mm,铸锭表面质量良好.分析表明金属杂质并未在晶界处发生聚集;且沿铸锭轴向分布也有明显改善,增加了铸锭的有效提纯长度.并通过理论计算探讨了晶体生长速度和定向凝固次数对杂质去除效果的影响.     

空心管坯软接触电磁连铸技术研究

提出空心管坯软接触电磁连铸方法,以Sn-3.5%Pb合金为模拟金属,采用激光实测的方法研究了不同电源功率下弯月面形状,并进行了空心管坯软接触电磁连铸实验.研究表明:施加中频电磁场,管坯型腔内熔体形成具有一定高度的悬浮液柱;功率增加,弯月面隆起高度增加,金属熔体与外结晶器之间的接触角增大,接触点位置降低,对金属熔体与内结晶器之间的接触角影响不大,与内结晶器的接触点上升;与普通连铸空心管坯相比,软接触电磁连铸空心管坯的表面质量光洁,凝固组织得到显著细化.