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.     

相场法凝固组织模拟的研究进展

阐述了相场法是一种用于模拟凝固微观组织的有效方法 ,是目前国内外的研究热点 ;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理和国内外的研究现状 ,并指出进一步研究的方向。     

相场法在铸件凝固微观组织模拟中的研究

用凝固过程数值模拟技术预测铸件的晶粒组织,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点;简叙微观模拟的3种数值方法,其中相场法是一种三维微观组织模拟方法;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理及其与外部场的耦合;指出其研究方向.     

相场模型及其在凝固组织模拟中的研究进展

相场法作为一种模拟凝固微观组织的有效方法,是目前研究的热点.对相场模型的基本原理、数值计算方法以及在凝固组织模拟中的研究进展进行了综述,提出了相场模型在微观组织模拟中存在的主要问题以及今后的发展方向.     

噪声影响凝固微观组织的相场法模拟

采用kim模型,利用耦合溶质场的相场模型,对Al-Cu二元合金的定向凝固过程进行模拟,为了简化计算,采用了温度冻结近似.研究了扰动对固液界面的形态及微观组织演化的影响.结果表明,引入界面扰动,使得固液界面的稳定性受到破坏,界面形态由初始平面转变为胞晶,在胞状生长过程中竞争淘汰是主要的生长方式;随着扰动强度的增加,胞状晶粒细化,界面推进速度增加,界面前沿的溶质扩散层变薄,微观偏析程度减小,溶质截留现象严重.     

定向凝固微观组织相场法模拟进展

凝固过程中固液界面形态对凝固组织有着决定性作用,针对微观组织数值模拟研究,相场法可以很好地展示凝固过程固液界面形态的演变.在调研和查阅了大量资料的基础上,着重介绍了相场法数值模拟的基本原理及其在定向凝固的微观组织模拟国内外研究概况;最后,分析了相场模型的不足并指出了该领域研究中亟需解决的问题及其发展方向.     

冷却速率对A357合金凝固组织的影响

以不同冷却速率铸造A357合金试样,用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析其凝固组织.通过不同冷却速率下的DTA试验研究了A357合金的凝固行为;采用DSC试验研究了不同冷却速率所得试样中相的变化;测定了这些试样的微观硬度.结果表明,随着冷却速率的提高,A357合金的宏观晶粒尺寸和二次枝晶臂间距减小,共晶Si相的形态更加细小,且分布愈加弥散;合金液相线温度和二元共晶的反应温度降低,三元或四元共晶反应被抑制,合金凝固组织中Mg2Si相的析出受到抑制,微观硬度明显提高.     

定向凝固微观组织的相场法模拟研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用，相场法可以很好地展示凝固过程界面形态的演化。阐述了二元合金定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状，以Ni-Cu二元合金为例，采用相场法模拟了定向凝固过程中界面形态的演化，并指出该领域目前所面临的问题及进一步的研究方向。     

金属凝固微观组织的相场模拟研究进展

金属凝固微观组织对金属的性能有着决定性的影响,利用相场方法模拟凝固微观组织形成和演化已在国内外取得成功.介绍相场方法的基本原理,综述近年来国内外在这一领域的研究进展,重点介绍相场方法在枝晶生长方面的应用,并指出了进一步的发展方向.     

相场法凝固数值模拟的研究进展

相场方法能有效地避免跟踪固-液相界面,已成为对各种材料建模和计算界面、相边界移动的有效方法,是目前国内外的研究热点.本文论述了相场法模拟凝固微观组织的原理和国内外的研究现状,指出了进一步的研究方向.     

Effect of cooling rate on microstructure and compressive performance of AZ91 magnesium alloy

Effect of cooling rate on both microstructure and room temperature compressive performance of the AZ91 magnesium alloy was investigated. The experimental results show that with increasing cooling rate, the quantity of the solid solution phase increases and the fraction of secondary phase Mg17Al12 decreases. The almost single solid solution phase can be obtained with using liquid nitrogen as a coolant. The compressive strengths of the rapid solidified AZ91 magnesium alloys are higher than those of normal cast alloy, and decrease with increasing cooling rate. After artificial aging treatment for 14 h at 168 ℃, the compressive strength of the rapidly solidified AZ91 magnesium alloy cooled in liquid nitrogen increases from 253.5 to 335.3 MPa, while the compressive yield strength increases from 138.1 to 225.91 MPa. The improvement in the compressive strength of the rapidly solidified AZ9 lmagnesium alloys can be attributed to the hardening effect from fine secondary phase.     

Phase-field simulation of lamellar growth for a binary eutectic alloy

Using general multi-phase-field model,detailed microstructures corresponding to different initial lamellar sets were simulated in a binary eutectic alloy with an asymmetric phase diagram.The simulation results show that regular or unstable oscillating lamellar structures depend on the initial lamellar widths of two solid phases.A lamellar morphology map associating with the initial widths has been derived,which is capable of showing the condition of forming various lamella structures.For instance,a regular ...     

冷却速率对含TiB2的TiAl合金凝固组织和力学性能的影响

通过熔模精密铸造制备不同厚度的Ti-48Al-2Cr-2Nb和Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.25TiB2合金铸板,研究冷却速率和TiB2添加对合金凝固组织和力学性能的影响.实验结果表明,当凝固速率从37增加至2×102 K/s时,合金的凝固路径并未发生改变.基体合金的晶粒从650细化至300μm,Ti-48Al-...     

冷却速度对Fe-Cr-B合金显微组织的影响

介绍了将Fe-Cr-B合金1050℃×30 min奥氏体化后经水冷、空冷和炉冷3种不同的冷却速度处理后对其显微组织和韧性的影响。采用光学显微镜、SEM、EDS和XRD对热处理后的组织进行了观察和分析。结果表明,奥氏体化后不同的冷却速度对基体组织的形貌没有产生明显的影响,并且,在晶界上呈连续分布的、粗大的网状硼化物也只是出现了局部断裂,边缘变得更加圆整。然而,冷却速度的变化对于基体上分布的析出相颗粒却有着显著的影响。随着冷却速度的下降,基体上析出相颗粒的数量逐渐增多、部分颗粒尺寸增大,并且,分布的不均匀性也在逐渐加强。其具体表现形式为:新析出相颗粒倾向于沿着在晶粒内部已经由析出相颗粒密集析出而形成的亚晶界或亚相界上优先析出。从而,使得这些部位逐渐由一根线条扩大为一个区域,这样的组织现象与Fe-C合金中析出相颗粒的析出规律是不相同的。XRD检测表明:这些析出相颗粒为M23(C,B)6和M6(C,B)。与Fe-C合金不同的是:Fe-Cr-B合金的韧性随奥氏体化后冷却速度的升高而增大,但增大的幅度不大。     

成分和冷却速度对Al-xEr合金凝固组织的影响

用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al-xEr(x=10、20、30,质量分数,%)合金凝固组织的形貌和相结构。结果表明,在60 ℃/h的冷却速率下,Al-10Er合金中Al₃Er相为L1₂结构,尺寸约为200 μm,相与相之间以鱼骨状连接。当Er含量增大到30%时,初生Al₃Er相呈块状,尺寸约为1 mm。对Al-30Er合金,随冷却速率的降低,初生Al₃Er相由轮廓平直的L1₂结构转变为轮廓呈波浪状的hR20结构,同时共晶组织由絮状转变成条状。     

Effect of cooling rate on solidification parameters and microstructure of Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe alloy

The effects of cooling rate on the solidification parameters and microstructure of Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe alloy during solidification process were studied. To obtain different cooling rates, the step casting with five different thicknesses was used and the cooling rates and solidification parameters were determined by computer-aided thermal analysis method. The results show that at higher cooling rates, the primary α(Al) dendrite nucleation temperature, eutectic reaction temperature and solidus temperature shift to lower temperatures. Besides, with increasing cooling rate from 0.19 °C/s up to 6.25 °C/s, the secondary dendritic arm spacing decreases from 68 μm to 20 μm, and the primary dendritic volume fraction declines by approximately 5%. In addition, it reduces the length of Fe-bearing phase from 28 μm to 18 μm with a better uniform distribution. It is also found that high cooling rates make for modifying eutectic silicon into fibrous branched morphology, and decreasing block or lamella shape eutectic silicon.     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

板面长度和冷却速度对A356合金斜板凝固过程与显微组织的影响(英文)

当A356合金流经由底部反向水流冷却的斜板时将发生部分凝固。在板面上将连续形成柱状枝晶。由于强制对流作用,这些枝晶将被剪切成等轴晶并被出口的半固态浆体冲刷。板面冷却速度可为高质量半固态浆体提供需要的凝固过程,而板面长度可提供必需的剪切过程。将半固态浆体在金属模具中冷却以制备具有理想微观组织的半固态锭坯。此外,对半固态铸造锭坯进行热处理以提高表面质量,并对半固态铸造和热处理后锭坯的微观组织进行对比。研究板面长度和板面冷却速度对斜板冷却锭坯凝固过程和显微组织的影响。三种板面长度(200,250,300 mm)分别对应不同传热系数(1000,2000和2500 W/(m2K))。最佳板面长度和相应的传热系数分别为250 mm和2000 W/(m2K),在此条件下,由于没有浆体附着在板面上,锭坯具有细小的球状组织。     

自然对流作用下Al-Si合金凝固过程的组织演变模拟

通过实验观察Al-Si合金的凝固组织,测量枝晶组织的二次枝晶臂间距,并分析温度对凝固组织的影响。在相场模型中引入重力引起的自然对流以预测实验条件下Al-Si合金凝固组织的演变。模拟结果与实验结果吻合良好,验证了本文中提出的模拟方法的可靠性。基于本文的耦合模型,开展一系列不同溶质含量合金柱状晶和等轴晶组织生长的二维和三维模拟,发现合金中溶质含量对凝固组织的演变几乎没有影响,而溶质膨胀系数对枝晶尖端移动速度有显著影响。本文中采用的算法极大地加快计算效率,因此,大规模的数值模拟使难以直接通过同步辐射实验观察的Al-Si合金凝固组织演变过程的研究成为可能。