选区激光熔化成形AlSi10Mg合金组织研究

采用选区激光熔化成形方法制备了AlSi10Mg合金,并对其内部组织进行了分析.结果表明:AlSi10Mg合金横截面激光熔道呈长条状,熔池区内为细小弥散分布的胞状晶,熔池区边缘主要为尺寸较大的胞状晶.AlSi10Mg合金纵截面呈鱼鳞状,熔池区内主要为柱状晶,熔池区边界主要为胞状枝晶.熔道搭接区主要为取向不一致的粗大胞状枝晶.产生上述现象主要是由于熔池区内温度梯度小,溶质分布均匀,且过冷度较大,利于形成取向相同且细小的晶粒.在熔池区边界,后续熔化的熔池对已凝固的合金进行重熔,使已凝固区合金再结晶并长大,形成尺寸较大的晶粒.熔道搭接区不同熔池内热传递方向不同,且晶粒具有外延生长的特性,在搭接区形成取向各异的胞状枝晶.     

火焰喷焊铁基和镍基合金层的组织与性能

对16Mn钢表面氧乙炔火焰喷焊自熔性铁基及镍基合金粉末得到铁基合金喷焊层和镍基合金喷焊层，并对两种喷焊层进行了显微组织，组成相，硬度和耐磨性以及抗热疲劳性能的比较研究，结果表明，两种堆焊层组织都具有枝晶生长特征，枝晶间存在着共晶组织，两种涂层均由γ固溶体和多种共晶化合物相组成，但镍基合金喷焊层的枝晶比较细小，镍基合金喷焊层比较基合金喷焊层具有较高的硬度和耐磨性，同时也具有较好的抗热疲劳性能。     

机械振动对焊接熔池金属凝固过程的影响

从力学的角度和能量的角度解释机械振动对焊接熔池金属凝固过程影响的机理。通过分析机械振动对焊接熔池金属的宏观作用和微观机理后认为 :机械振动改变了熔池中的结构起伏分布和能量起伏分布的状态 ,使晶体形核更为容易 ;机械振动使柱状树枝晶的枝晶折断 ,减小了成分过冷区的大小 ,抑制了柱状树枝晶的长大 ,被打碎的枝晶在熔池中独立长大成为等轴晶 ,等轴晶的数量增多 ;机械振动使熔池液体对流速度加快 ,紊流层宽度增大 ,焊缝的宏观偏析减弱 ,气孔和夹渣等缺陷减少。机械振动对焊接熔池凝固的这些影响对机械振动焊接焊缝组织和性能的改善起了重要的作用     

不锈钢的激光表面预处理方法研究

首次采用重铬酸盐方法（简称ＤＣＲ法）进行不锈钢的激光表面预处理，结果表明：ＤＣＲ法具有处理效果稳定，不造成基材污染，能显著提高工件表面对激光能量的吸收率等优点，是一种适用于不锈钢的理想的预处理方法。对激光熔池中出现的组织结构及其形成原因进行了分析。     

采用激光重熔改善2Cr13钢的耐酸蚀性能的研究

在２Ｃｒ１３钢的表面进行激光直接扫描重熔,采用现代测试手段对重熔层的组织、成分、结构等进行研究．在酸性介质（１０％Ｈ２ＳＯ４溶液）中对重熔层表面进行电化学腐蚀实验,测定其电化学阳极极化曲线．实验结果表明,采用激光直接扫描重熔来处理２Ｃｒ１３钢表面后,２Ｃｒ１３钢表层的耐酸蚀性能有极大的改善且其耐酸蚀性能与激光重熔工艺有关．     

晶纹镀锡花型的控制与成因初析

用重熔结晶二次电镀的方法获得了不同类型的晶纹。通过赫尔槽试验确定了最佳电流密度城此基础上，对重熔、冷却、浸蚀，二次镀等工艺过程的参数进行了筛选。结果表明，控制晶纹花型的主要因素是重熔和冷却的协同作用。     

Mn对铸造K325合金凝固组织和元素偏析的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)技术,研究了Mn含量对铸造K325高温合金凝固组织和元素偏析的影响。研究结果表明,Mn元素添加对合金晶粒度和二次枝晶间距无明显影响,却明显促进Nb、Mo元素偏聚于枝晶间,增大合金的偏析倾向。Mn元素的添加,使得Mn元素由正偏析元素变为负偏析元素,但Mn元素对合金铸态组织中第二相析出行为并无明显影响。     

SIMA法制备AZ91半固态坯料枝晶衍变规律的研究

研究了应变诱发熔化激活法(SIMA)制备AZ91半固态坯料枝晶演变规律.挤压后,AZ91组织结构为白亮拉长的初生α相和分布在其间的黑色共晶相.由于变形不充分,在试棒中心垂直于挤压方向仍有较大的初生α相存在.575℃等温重熔过程中,首先发生再结晶,伴随液相向再结晶产生的晶界渗透,导致枝晶破碎.随着等温保温时间的增加,组织转变为细小的球状α相,均匀分布在液相中.等温保温10m in时,α相由于组织的球化和粗化过程而变得更为圆整粗大.     

激光熔覆Cr3C2/Fe复合涂层的组织与磨损性能

采用5kWCO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Fe基合金涂层（Fe55）及添加20%Cr3C（2质量分数）的Fe基合金复合涂层（Cr3C2/Fe）,研究了两种涂层的组织结构、显微硬度及耐滑动磨损性能。结果表明,Fe55涂层以亚共晶方式结晶,在初生柱状固溶体枝晶间存在大量的网状共晶组织。Cr3C2/Fe涂层中Cr3C2大部分溶解,原Fe55涂层中初生柱状固溶体枝晶产生等轴化,枝晶组织也明显细化。激光熔覆Fe55涂层主要由α-Fe和Cr23C6组成,Cr3C2/Fe涂层的主要组成相为γ-Fe;α-Fe,Cr23C6以及未熔Cr3C2。激光熔覆Cr3C2/Fe涂层的硬度和耐磨性明显优于Fe55涂层。     

电渣重熔宏微观多尺度数值研究进展

电渣重熔过程伴随着电磁、流动、传质和传热等一系列复杂的宏观传输现象,同时伴随金属熔体形核和生长等一系列微观现象,宏微观现象之间彼此相互影响、相互制约,决定着最终重熔铸锭质量。在过去几十年里,研究者已经建立了电磁场、流场、温度场和溶质场宏观传输数学模型,揭示了电渣重熔体系内电流强度、磁感强度、焦耳热、电磁力、温度和溶质元素分布,以及渣金两相流动。最近,研究者建立了电渣重熔铸锭凝固微观组织数学模型,揭示了电渣重熔过程铸锭凝固组织演变规律和金属熔池形貌,以及重熔工艺对铸锭凝固组织的影响规律。然而,要全面揭示电渣重熔过程复杂的宏微观传输现象,还需要在电渣重熔过程熔渣内带电离子迁徙行为、电化学反应、枝晶间溶质扩散与流动、铸锭凝固收缩等方面进一步深入研究。     

经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金的显微组织和摩擦学性能

用X-ray衍射和激光共聚焦扫描显微镜对经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金进行显微组织和相组成分析,并测量改性层硬度变化。研究结果表明,经激光表面熔凝处理后,改性层由熔化区和热影响区组成,熔化区的显微组织明显细化,硬度有所改善。研究了经激光表面处理和铸态Mg-11Y-2.5Zn合金的摩擦学性能,滑移速率为0.785m/s,载荷范围为20～320N。两者的摩擦因子无显著差异,但经激光表面处理的Mg-11Y-2.5Zn合金表现出较低的磨损率,归结于熔凝区的组织细化和硬度增加。SEM磨损表面形貌分析表明,激光表面熔凝处理的合金与未处理合金的磨损机制基本相同,轻微磨损阶段为磨粒磨损和剥层磨损,严重磨损阶段为表面热软化和熔化磨损。     

Synthesis of Titanium Carbide Particle in Laser Melted-pool in situ

The titanium carbide phase was synthesized in laser melted-pool in situ as the reinforced particles of nickel based composite coating on Ti-6 Al-4 V alloy surface using the nickel and graphite blending powder by laser cladding. The microstructure investigation showed that the petals-shaped particles and granular particles were two main morphology of titanium carbide particles. And a few spiral-shaped titanium carbide pattern and eutectic titanium carbide appeared on the cross-sections of the coating. The spiral-shaped titanium carbide pattern composed of some slender arc-shape titanium carbide particles and the eutectic titanium carbide was fine. The morphology and distribution of the spiral-shaped titanium carbide patterns and eutectic titanium carbide confirmed that their growth mechanism was the dissolution-precipitation mechanism and was affected by the convection behavior of the laser melted pool. The spiral-shaped titanium carbide pattern would precipitate out the high-temperature melts under high-speed convection. The eutectic titanium carbide would precipitate out when the melts stopped convection or dropped to eutectic temperature.     

40Cr钢加碳激光合金化研究

对40Cr钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25-0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层主要由莱氏体和树枝状结晶组织组成,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV以上,热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710－780HV,比常规淬火明显提高,采用高的激光密度,快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高。磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50％。     

氧化SiCp增强ZL101铝基复合材料的显微结构

利用光学和电子显微镜研究了液态金属搅拌法处理后金属型铸造和连续铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ１０１ 铝基复合材料的显微组织与界面结构特征．结果表明,ＳｉＣｐ 高温氧化后表面生成的ＳｉＯ２ 晶体在复合材料复合与铸造期间与铝合金熔液中的Ｍｇ 、Ａｌ 元素发生界面反应,生成ＭｇＡｌ２ Ｏ４ 和Ｓｉ,促使ＳｉＣｐ 与铝合金润湿,并提高ＳｉＣｐ 的分散性．与普通金属型铸造相比,连续铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ１０１ 复合材料的晶粒细小,ＳｉＣｐ 分布十分均匀,ＳｉＣｐ／Ａｌ 界面反应层较薄．     

激光熔池中物理输运过程研究

激光熔池中存在传热、对流和传质3种主要的物理输运过程，直接决定激光加工的工艺质量，针对这一问题建立了激光池中输运过程的三维数值计算模型，开发了新的有限差分方法和计算机程序，完成了三维流场温度场的计算机计算模拟，讨论了激光束形状、功率对材料表面张力梯度等参数的影响，并从实验上观察到了对流图案。     

Ti6Al4V的激光选区熔化单道成形数值模拟与实验验证

对于Ti6Al4V材料的激光选区熔化（SLM）成形工艺,基于离散元方法（DEM）建立粉末颗粒随机分布的三维介观模型.采用流体体积法（VOF）对SLM成形过程的三维自由表面进行动态追踪;考虑TC4颗粒随机分布的粉床、随温度呈非线性变化的热物性参数、熔池自由液面演化、由温度梯度引起的表面张力以及蒸发作用;通过数值模拟研究激光与粉末颗粒相互作用过程中的传热、熔化、流动、凝固等过程. 结果表明,由温度梯度及表面张力梯度产生的马兰戈尼对流是影响熔池内部传热传质和熔池三维形貌的主要因素;线能量密度（LED）与马兰戈尼对流的强度呈正相关,当LED=92.9~183.0 J/m时,单道表面质量较优. 通过单道成形实验对熔池与熔道的三维尺寸与形貌进行观察分析,有效验证了数值模拟的正确性.     

Nb质量分数对Al⁃15Si⁃xNb涂层组织与耐蚀性能的影响

以Al?15Si?xNb涂层为研究对象，探究了Nb质量分数对涂层显微组织结构和耐蚀性能的影响规律。采用金相显微镜观察涂层的组织形貌，运用XRD分析涂层的物相组成，应用电化学实验方法（包括开路电位、阻抗谱、极化曲线）表征并讨论了涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明，Al?15Si?xNb涂层主要由α?Al、初生Si、共晶Si组成，在涂层中加入Nb元素后生成少量的NbAl₃相和Nb₅Si₃相；Nb元素的加入促进异质形核，较明显地改变涂层的组织分布；Al?15Si?10Nb涂层中的组织更细小且分布更均匀，均匀分布的α?Al、初生Si和共晶Si构成众多均匀分布的腐蚀微电池，促进α?Al阳极反应，使涂层表面生成的Al₂O₃氧化膜更加连续；Al?15Si?xNb涂层的极化曲线具有类钝化特征，其中Nb质量分数为10%时涂层的自腐蚀电位和点蚀电位较高，产物膜电阻较大，维钝电流密度较低，具有更好的耐腐蚀性能。     

铝合金表面激光熔覆高硅涂层的组织与磨损性能

用7kW横流C02激光器在ZL101铝合金表面激光熔覆高硅涂层。探索不同激光功率熔覆对涂层质量的影响,分析涂层的微观组织,测试涂层的硬度和磨损性能。结果表明：在优化工艺参数下制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,激光熔覆层中存在大量初晶Si、α-Al树枝晶和共晶组织。涂层与基体结合区处呈现典型的外延生长特征,形成了良好的冶金结合。熔覆层的横截面硬度在HV150～320之间,是基体的2～3倍,并显著提高了基体的耐磨性能。     

CO_2 激光切割金属材料的工艺参数与性能关系的研究

本文研究了用 CO_2激光切割金属材料时,切割工艺参数对热影响区显微组织及力学状况的影响和相互关系.结果得出,激光切割淬火回火态金属材料时,热影响区由表及里出现三层不同的显微组织,即白亮的熔化层,相变硬化层(它由白色的淬火层和灰色的回火层组成),以及黑色的回火层.对各层形成的原因及其显微硬度,残余应力场的分布进行了分析试验结果说明,对一些特殊性能下使用的金属材料,既须考虑切割参数对切割表面质量的影响,还须考虑它们对热影响区显微组织和力学状态的影响.不同材料应根据情况选用优选工艺参数.     

Influence of crucible material on the microstructure and properties of iron rich glass-ceramics

Slag glass melting is usually performed on a laboratory scale in crucibles, which are economically viable tools for the production of slag glass-ceramics. In this work, quaternary CaO-Al₂O₃-MgOSiO₂ (CAMS) glass-ceramics were prepared by melting the tailing of Bayan Obo mine tailing, blast furnace slag, and fly ash in alumina and graphite crucibles. The effect of the crucible material on the microstructure and properties of the glass-ceramics was investigated using differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. Results indicated that the contents of Al₂O₃ and Fe₂O₃ in the initial glass were significantly changed by the corrosion of the alumina crucibles during the glass melting process and by the reducing action of the graphite crucibles. The main crystal phases of glass-ceramics melted in alumina crucibles and graphite crucibles were Ca (Mg, Fe, Al) (Si, Al)₂O₆, coesite and Ca (Mg, Al) (Si, Al)₂O₆, respectively. According to these findings, we conclude that the microstructure and properties of the glass-ceramics are affected by the crucibles.