磁场强度对Ti-1023合金凝固组织和Fe偏析的影响

研究了工业化制备的超大规格Ti-1023合金铸锭在不同磁场强度下的纵向凝固组织和Fe元素成分分布,并对其影响进行了探讨。结果表明：当磁场强度为10Gs和30Gs时,铸锭组织主要由粗大柱状晶,竹节状的小柱状晶和等轴晶组成;当磁场搅拌强度为20Gs时,凝固组织转变为由底部粗大柱状晶和细小等轴晶组成。Ti-1023合金铸锭中Fe元素在不同磁场强度下遵循正偏析规律,沿铸锭长度方向Fe元素含量从底部到顶部逐渐增加,沿径向从边缘到中心逐渐增加。随着磁场强度从10Gs增加到30Gs,合金元素Fe的宏观偏析率先减小后增大。     

VAR过程中Ti-1023合金凝固组织和偏析行为的研究

采用SEM、XRD及化学成分分析等方法,分析了真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中Ti-1023铸锭的凝固组织及相组成,研究了搅拌磁场对铸锭宏微观偏析行为的影响。结果表明,等轴晶区主要为针状和片层状的α相结构,而柱状晶区中等轴颗粒状的α相结构较多;在铸锭柱状晶和等轴晶内,Fe含量沿晶粒生长方向逐渐增加,且等轴晶内Fe的偏析程度要大于柱状晶内的;施加搅拌磁场后,Fe在柱状晶和等轴晶内的偏析程度都有所减小,同时Fe在Ti-1023铸锭中的宏观偏析程度降低,这对该合金中β斑的形成具有重要的影响。     

Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr合金铸锭的偏析

通过对Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr钛合金进行微区成分和宏观成分的对比研究，得出了3种合金铸锭中合金元素宏观和微观偏析规律。在等轴晶内，3种元素含量均沿晶粒生长方向增加，其中Cu，Fe元素偏析明显，Cr元素偏析程度小；柱状晶内，Cu，Fe，Cr的含量均沿晶粒生长方向增加，但偏析均不明显；晶界处的平均Cu，Fe含量明显低于晶内，而Cr含量则远远高于晶内，Cr在晶界偏析明显。宏观方面，3种元素均向铸锭的顶部和中心富集，其中Cu和Fe的偏析程度较大而Cr的偏析程度小，径向的偏析程度比轴向严重。     

混合焓对激光多层沉积Ti-6Al-4V合金凝固组织的影响

分别以预合金粉末和混合元素粉末为原料进行激光多层沉积Ti-6A-4V合金,采用XRD研究了预合金粉末、混合元素粉末和沉积试样的相组成,采用金相显微镜研究了沉积试样的凝固组织.结果表明,预合金法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织由外延生长的柱状晶组成,且随激光功率的提高,合金凝固组织倾向于由柱状晶转变为等轴晶;随着激光功率由1600 W增加至2700 W,混合元素法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织则由粗大等轴晶逐渐转变为外延生长的柱状晶.扫描速率对合金凝固组织的影响较小.对混合焓对合金凝固组织的影响进行了讨论.     

电磁振荡频率对上引连铸Cu-15Ni-8Sn合金组织及逆偏析的影响

通过在上引连铸Cu-15Ni-8Sn(质量分数,%)合金过程中施加电磁振荡,研究了电磁振荡频率对合金凝固组织及逆偏析的影响。结果表明:当施加的电磁振荡频率为10或30Hz时,合金的宏观凝固组织发生了柱状晶到等轴晶的转变,微观凝固组织由树枝晶转变为蔷薇状组织;当电磁振荡频率从30 Hz增加到50 Hz时,宏观凝固组织又逐渐转变为柱状晶,微观凝固组织也随之转变为发达的树枝晶。电磁振荡频率为10和30 Hz时形成的等轴晶组织有利于改善合金中Sn元素的逆偏析。电磁振荡使合金熔体中产生往复强制对流,10或30 Hz频率的电磁振荡引起的宽幅往复流动使固液界面前沿温度场和溶质场均匀,有利于形成等轴晶,并促使枝晶折断,形成游离晶,消除定向枝晶通道,从而抑制了逆偏析。而在50或100 Hz频率下,电磁振荡频率过高形成了窄幅往复流动,不能有效折断枝晶、达到细化晶粒的目的,从而减弱了抑制逆偏析的作用。     

冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织的影响

通过改变凝固过程中的冷却速率,研究了冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与成分微观偏析的影响.随冷却速率提高,合金组织明显细化,初生相形貌由粗大等轴枝晶逐渐向细小树枝晶转变,合金凝固过程中形核率增加,合金晶粒尺寸逐渐减小;冷却速率的提高可以降低溶质元素的扩散速率,从而增加合金元素在枝晶干中的固溶度,减轻凝固过程中合金元素Gd与Y的微观偏析,同时使凝固过程中形成的共晶减少,共晶组织分布更加弥散、均匀.     

Influences of Fe and B on the Columnar Structure of Ti-46Al Alloys

对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究。结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小。其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小。B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织。而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果。     

Fe和B元素对Ti-46Al合金柱状晶组织的影响(英文)

对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究。结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小。其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小。B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织。而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果。     

激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的微观组织与性能

以纯Ti,Al,Mo元素粉末为原料,采用激光多层沉积技术制备Ti-6Al-3Mo合金,研究了激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的微观组织特征及硬度分布.首先针对合金沉积层的凝固组织展开研究,分析激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的凝固组织的形态特征及形成规律,并结合多元合金凝固柱状晶/等轴晶转变模型分析其形成机理.结果表明,激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的凝固组织由外延生长的粗大柱状晶组成,仅在沉积试样的最顶部,形成一层薄薄的细小等轴晶;其次研究了β晶内α相的形成和分布.结果表明,原始β晶内的微观组织主要由大量的α束域,初生魏氏α板条以及板条间β相组成.在组织研究的基础上,对沉积层不同区域的硬度分布进行测试,为激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的进一步深入研究及应用奠定科学基础.     

静磁场对新型Co-Al-W基高温合金定向凝固组织的影响

以新型Co-Al-W基高温合金为基础,进行了外加静磁场下定向凝固实验,考察了不同磁场强度对凝固组织形貌和偏析的影响。结果显示:在抽拉速率为5μm/s时,施加纵向强磁场,诱发熔体流动,造成界面失稳,形成"斑状"偏析和游离碎晶;磁场不变(2 T),进一步增加抽拉速率时,边部的游离碎晶和"斑状"偏析组织减少,凝固界面变得平直;施加横向磁场时,诱发更强的界面前沿流动,偏析加剧,碎晶增多;增加偏析合金元素Ta时,偏析进一步加剧,造成过冷形核,诱发柱状晶向等轴晶转变(CET)。磁场下热电磁对流形成偏析,是造成CET的根本原因。     

电磁搅拌对Incoloy825合金凝固组织和偏析的影响

研究了电磁搅拌对Incoloy825高温合金凝固组织及凝固过程中溶质元素偏析的影响。结果表明,在合金凝固过程中,施加电磁搅拌能够有效细化晶粒组织,同时增加等轴晶比例。当电磁搅拌电流强度由150A增加到300A时,铸坯中晶粒尺寸由300μm减小至210μm,同时等轴晶含量由66.7%增至77.5%。未施加电磁搅拌的Incoloy825高温合金铸坯内部的宏观偏析和微观偏析均比较严重,通过施加电磁搅拌,引起熔体强制对流,使熔体内部传热和传质得到改善,同时增大了冷却速率使二次枝晶臂间距减小,并促进液穴内熔体成分的均匀化,大幅度降低了合金元素的偏析程度。     

基于ProCAST软件研究浇铸工艺对Al-Cu合金凝固组织的影响

采用计算机软件对Al-2%Cu二元合金的凝固微观组织进行了模拟,研究了界面换热系数、初始浇注温度、模具材料及厚度等工艺条件对铸造凝固微观组织影响。结果表明,随着界面换热系数的增加,合金凝固组织中柱状晶含量呈线性增加;随着浇注温度的升高,凝固组织由等轴晶向柱状晶转变,温度越高,柱状晶比例越大,当浇注温度为600℃时,合金凝固组织中几乎全部为等轴晶粒;当模具材料为硅砂时,合金凝固组织为粗大的等轴晶,使用钢制模具所得到的凝固组织为表层细晶区、柱状晶区及心部等轴晶,其中柱状晶组织占20%左右,而使用铜制模具时,柱状晶比率达60%;随着钢制模具厚度的增加,凝固组织中柱状晶比例快速增加。     

旋转电磁搅拌对1Cr13不锈钢铸态组织的影响

实验研究了旋转电磁搅拌对1Cr13不锈钢铸态组织的影响。结果表明：无电磁搅拌时,铸锭的凝固组织以柱状晶为主,在中心部位形成晶间搭桥,且存在中心缩孔、疏松缺陷;合理的电磁搅拌参数能促进凝固补缩,实验条件下,在铸锭浇注完成90 s后,施加电流为250 A,频率为12 Hz,持续时间为60 s的旋转电磁搅拌能促进凝固补缩,提高铸锭的等轴晶率,显著提高铸锭的质量;电磁搅拌使C、Cr元素分布得更均匀,偏析程度减小。     

C元素含量对TiAl合金显微组织与力学性能的影响

通过XRD、SEM观察不同C含量下TiAl合金铸锭的显微组织,并对其进行硬度、抗拉强度测试。研究了C元素含量对TiAl合金显微组织与性能的影响。研究表明:未添加C元素时,TiAl合金晶粒为粗大柱状晶。当C含量为0.3at%时,柱状晶转变为等轴晶。随着C含量的增加,TiAl合金晶粒逐步细化,且层片间距逐渐减小,但并未改变γ相与α2相相间交替层片结构。C含量较少(≤0.3at%)时基体中不会出现第二相;C含量进一步增加,第二相析出明显且不断长大,富集在一起,偏析严重。TiAl合金的力学性能随着C含量增加先增强后减弱,当C含量为0.6at%时,TiAl合金的性能最佳。     

VAR熔炼中搅拌磁场对元素宏观偏析的影响

在利用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼钛及钛合金铸锭时,因VAR熔炼本身特点,铸锭规格大型化后会出现合金元素控制困难、宏观偏析等问题,对产品质量造成严重影响。通过对成品直径为1040 mm的TA2铸锭中Fe元素、TA10铸锭中Ni元素成分进行分析,设计实验探究搅拌磁场对元素宏观偏析的影响。实验通过改变熔炼时的电磁搅拌方式,探究搅拌磁场对Fe、Ni元素宏观偏析的影响。结果表明两次熔炼都使用交流搅拌磁场的铸锭其偏析程度远远小于一次直流搅拌、二次交流搅拌的铸锭,头底Fe元素偏析率降低到6.25%。头底Ni元素偏析率降低到6.41%。经过分析,主要原因是因为搅拌磁场会影响熔池深度及金属凝固时的结晶,减弱Fe、Ni元素在钛熔液里凝固时因溶质再分配造成的结晶浓度偏差。     

电磁搅拌对Cu-Fe合金铸锭凝固组织和性能的影响

研究了电磁搅拌对Cu-10Fe合金铸锭的晶粒度、Fe枝晶、宏观偏析和性能的影响。结果表明,电磁搅拌可以进一步细化Cu-10Fe合金的晶粒度,并降低了其凝固时的过冷度,使合金在进入亚稳液态组元不混溶温度区域前形核生长成树枝晶Fe相,有效避免了球团状Fe相的生成;在搅拌电流为300 A时,枝晶Fe相被打碎,先凝固的Fe相在剧烈旋转搅拌的离心力作用下向铸锭的边部移动,造成显著的宏观偏析;电磁搅拌对Cu-10Fe合金铸锭的电导率没有显著的影响,但由于电磁搅拌对铸态Fe枝晶的破碎细化作用,对其力学性能有着显著的强化作用。但电磁搅拌电流不宜过大,在150 A时就可达到提高铸锭品质的目的。     

AZ31B镁合金凝固组织对室温力学性能的影响

采用铸锭底部喷水、侧面加热炉保温的方法制备了AZ31B镁合金铸锭。通过改变熔体过热温度来调整凝固组织,研究了凝固组织中晶粒大小以及形态对合金室温力学性能的影响。结果表明,采用这种方法制备的AZ31B镁合金铸锭,底部是柱状晶,其余为等轴晶。铸锭组织致密,无缩孔、缩松缺陷。当熔体过热温度由720℃提高到900℃时,铸锭底部柱状晶的长度由35mm减小到15mm,柱状晶间距由0.7mm减小到0.2mm;在距铸锭底部130mm处,等轴晶枝晶由0.8mm减小到0.1mm。减小等轴晶枝晶尺寸,可以提高试样的室温抗拉强度和塑性。垂直于柱状晶轴向进行拉伸时,试样的抗拉强度和伸长率与等轴晶相比明显下降。减小柱状晶间距,可以提高镁合金的室温压缩性能;当柱状晶间距相同时,垂直于柱状晶轴向进行压缩比平行于柱状晶轴向进行压缩的性能好。     

电磁场对共晶Al-2%Fe合金凝固组织的影响

在共晶Al-2%Fe合金凝固过程中分别施加旋转磁场和脉冲磁场,检测了未施加和施加磁场的合金凝固后的宏观和微观组织,以研究电磁场对合金凝固组织的影响。结果表明:未施加电磁场凝固的共晶Al-2%Fe合金的组织较粗大,Al_3Fe相为针状和"X"状;施加旋转磁场凝固的合金组织明显细化,由于受到电磁力的作用,使"X"形Al_3Fe相破碎成针状,并在铸型壁富集,形成大块状Al_3Fe相;施加脉冲磁场凝固的合金,铸型壁的激冷晶和树枝晶由于电磁力的作用而破碎,在铸锭中心形成柱状晶和细小的等轴晶。     

铁对亚快速凝固高铝青铜组织和性能的影响

利用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜等研究了Fe含量对亚快速凝固态高铝青铜Cu-15Al-X Fe(X=0,1,4,7,10,12,15)合金组织和性能的影响。结果表明,Fe含量的变化对亚快速凝固态高铝青铜合金的组织形态有显著影响。随着Fe含量增加,合金形貌由单一柱状晶结构向等轴晶转变。当w(Fe)≤7%时,合金主要由先共析γ_2相和(α+γ_2)共析体组成,随着Fe含量增加,柱状晶间距减小,γ_2相由稀疏粗大网状变成细密均匀的枝晶状;当w(Fe)≥10%时,合金主要由(α+γ_2)共析体一定体积的κ相组成,随着Fe含量的增加,κ相逐渐增多并合并长大。合金的硬度呈现出先上升后下降的趋势,合金的最大硬度值出现在w(Fe)为4%时,此时硬度值为492 HV。     

Ti_2AlNb合金铸锭的显微组织及化学成分分析研究

采用真空自耗电弧炉进行3次熔炼,获得了准160 mm的Ti_2AlNb钛合金铸锭。对铸锭横截面不同位置、纵向不同位置进行金相组织观察和化学成分检测。结果表明:铸锭显微组织从边部到心部依次为细小等轴晶、类柱状晶、粗大等轴晶。Al元素含量在铸锭中含量为7.46%～8.38%,Nb元素含量分布为40.82%～42.03%。合金元素成分波动都较小,同时杂质元素C、N、H、O的含量都较低,符合GB/T3620.2标准对钛合金主元素波动范围和杂质含量的规定。