5％Al合金化对Mg-6Zn镁合金非枝晶组织演变的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了Mg-6Zn和Mg-6Zn-5Al合金(质量分数)的铸态组织和等温热处理后非枝晶组织的演变规律。结果表明:Mg-6Zn合金的铸态组织主要由α-Mg和MgZn_2相组成;Mg-6Zn-5Al合金铸态组织主要由α-Mg、Mg_2Zn_3、Mg_(17)Al_(12)和Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相组成,其共晶组织形貌演变成粗大连续,且晶内颗粒状的第二相粒子数量增加。Mg-6Zn-5Al合金经600℃保温30 min后获得了细小圆整、均匀分布的近球状颗粒,其平均尺寸和圆整度分别为75μm和1.09。非枝晶组织演变的主要机制包括共晶组织熔化,溶质原子扩散,枝晶组织的粗化、分离、球化和颗粒的合并与长大。5%Al合金化促进了Mg-6Zn合金的非枝晶组织演变,主要归于合金化使铸态组织中析出了亚晶界,其为溶质原子的扩散提供便捷通道和润湿驱动力,同时降低了体系的总自由能和异质形核功,使合金在成分起伏和能量起伏作用下加快了枝晶组织的熔断、分离和球化。     

Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金的非枝晶组织演变及机理

半固态金属坯料部分重熔是半固态金属触变成形工艺的重要技术环节,采用等温热处理法对Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金在部分重熔过程中的非枝晶组织演变过程和机理进行研究。结果表明:在半固态重熔初始阶段,Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金沿晶界分布的共晶相逐渐向α-Mg基体中扩散溶解,达到共晶熔化温度后,剩余部分开始熔化。随着保温时间的进一步延长,为了降低系统的界面能,颗粒将发生合并长大。其中,非枝晶颗粒的分离是由液相沿亚晶界浸渗和根部重熔两种机制起主导作用。Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金的最佳等温热处理工艺为保温温度600℃和保温时间25 min,采用该工艺处理后所得非枝晶颗粒平均尺寸为57μm,形状因子为1.16,固相率为68%。     

Sip／ZA27复合材料在部分重熔过程中的组织演变

研究了经Zr-P双重变质的Sip/ZA27复合材料在半固态温度475℃部分重熔过程中的组织演变.结果表明,经双重变质的复合材料,组织由发达的树枝晶变为短粗枝晶,初生Si变细小.在加热过程中,短粗枝晶粗化形成少晶界或无晶界的相连组织;随后因共晶组织的熔化造成组织分离,形成相互独立的不规则颗粒;最后由于不规则组织突出部位的熔化,使组织圆整化.在加热初期Si无明显的变化,随着加热时间的延长,Si棱角变得圆整,且有减小的趋势.     

树枝晶SiCp/ZA27复合材料部分重熔过程中的组织演变

用扫描电镜 (SEM )背散射成像技术对金属型铸造树枝晶SiCp/ZA2 7复合材料部分重熔过程中的组织变化进行了观察。结果表明 :在 460℃加热过程中 ,因晶界共晶组织向初生晶的扩散 ,造成树枝晶二次枝晶臂和晶粒间的快速合并 ,形成无明显晶界的组织 ,将分布于枝晶间的SiCp 裹入晶内 ,接着 ,剩余共晶组织开始熔化 ,组织发生分离 ,形成不规则的大块状组织 ,并将SiCp 返还于晶粒间的液相中 ,随后 ,因不规则组织突出部位 (曲率大 )的溶化 ,组织趋于圆整 ,最后经球状化形成尺寸较大的近球状颗粒。还从相变角度分析了组织的演变过程。     

高压凝固ZA43合金的非平衡组织

研究了高压凝固条件下ZA43合金凝固组织的变化。高压凝固ZA43合金的组织明显变细，没有形成粗大的树枝晶，分布随机，形状各异，部分横截面类似于胞晶的粒状结构，共晶相呈均匀细小的蠕虫状结构。高压增加了溶质原子在固溶体中的固溶度，减少了枝晶偏析。讨论了高压对凝固组织的影响。     

热型连铸锌铝合金定向凝固线材的组织分析

对热型连铸锌铝合金定向凝固线材的铸态及热处理组织进行了观察、分析和讨论。结果表明：热型连铸锌铝合金线材的显微组织为定向生长的平行柱状枝晶组织;共晶合金ZA5的枝状芥是的每个枝晶都由多层片状共晶β和η两相构成,过共晶合金的组织为初生树枝晶和枝晶间共晶组织,其中ZA8,ZA12初生相为β相,ZA22和ZA27的初生相是α相。     

ZA84镁合金在半固态等温热处理过程中的组织演变

研究了ZA84镁合金在半固态等温热处理过程中的组织演变.研究结果表明,通过半固态等温热处理制备非枝晶组织ZA84合金是可能的.当ZA84合金经570℃×120 min半固态等温热处理后,可获得液相率为22%和未熔初生相颗粒尺寸为57um的非枝晶组织.ZA84合金在半固态等温热处理过程中的组织演变主要包括最初的粗化、组织分离和球化3个阶段.没有发现球状晶粒最后的粗化.     

铸态亚共晶高铬铸铁重熔时先共晶相的演变

通过观察常规铸态亚共晶高铬铸铁在固液区间等温重熔过程中先共晶奥氏体形貌的变化情况,研究其演变规律及机理。结果表明,在等温重熔过程中,网状枝晶的粗化、熔断和晶粒的球化、合并长大是先共晶奥氏体演变的4个主要阶段。在较低温度下重熔,其演变过程以枝晶长大粗化及熔断为主,奥氏体枝晶网状结构难以完全消除;在较高温度下重熔,组织的演变过程以晶粒的球化及合并长大为主。在适当温度下(1330℃)保温一定时间(35min)可以获得较为圆整且尺寸均匀分布的先共晶奥氏体组织,但加热温度过高,保温时间过长,奥氏体晶粒会严重长大粗化。     

添加0.5%富铈混合稀土AZ91D镁合金半固态组织的形成

半固态浆料的固相颗粒尺寸、形态和分布主要取决于熔化过程中液相的形成与演化过程。采用添加0.5%富铈混合稀土来改善AZ91D镁合金的铸态组织,研究在半固态等温热处理中的组织演变以及非枝晶组织制备与控制的机理。结果表明:稀土合金化处理可促进初生相在等温热处理过程中由枝晶向粒状晶的转变,可获得更加细小、均匀的球状固相颗粒,并且其粗化速度较慢。半固态等温热处理过程中,整个系统处于熔化和结晶的动态平衡,铸态组织中枝晶根部高溶质浓度区或系统的温度、浓度起伏是固相颗粒内液相形成的内在和外在条件。     

合金凝固枝晶粗化的研究进展

枝晶是一种最常见的金属凝固显微组织。在大多数中低速的凝固过程中,枝晶组织发生粗化是一种不可避免的现象,对最终的凝固组织和产品性能产生重要影响。本文首先简要评述半个多世纪以来关于连续冷却和等温凝固过程中的枝晶粗化在理论研究、实验研究和数值模拟3方面的研究进展。随后,介绍作者课题组最近提出的一个包含凝固和熔化机制的元胞自动机(cellular automaton,CA)模型。采用该CA模型对SCNACE合金在固/液两相区等温过程中的枝晶粗化现象进行模拟研究,并对枝晶粗化过程中的凝固/熔化、界面几何形状和溶质扩散之间的复杂相互作用关系进行分析。     

锌铝合金热型连铸定向凝固的组织和性能

热型连铸锌铝合金线材定向凝固实验研究结果表明 :热型连铸锌铝合金线材显微组织为定向生长的平行柱状枝晶。共晶合金ZA5共晶的枝晶都由多层片状β和η两相构成 ,过共晶合金的组织为先共晶相枝晶和枝晶间共晶 ,与普通铸造材料相比 ,抗拉强度和硬度显著提高 ,但伸长率有所下降。从ZA5到ZA12、ZA2 2和ZA2 7,强度依次递升 ,其中ZA2 7的综合力学性能最佳。退火可使枝晶偏析减少 ,虽然强度略有降低 ,但塑性可得到改善     

锌侣合金热型连铸定向凝固的组织和性能

热型连铸锌铝合金线材定向凝固实验研究结果表明：热型连铸锌铝合金线材显微组织为定向生长的平行柱状枝晶。共晶合金ZA5共晶的枝晶都由多层片状β和η两相构成,过共晶合金的组织为先共晶相枝晶和枝晶间共晶,与普通铸造材料相比,抗拉强度和硬度显著提高,但伸长率有所下降。从ZA5到ZA12、ZA22和ZA27,强度依次递升,其中ZA27的综合力学性能最佳。退火可使枝晶偏析减少,虽然强度略有降低,但塑性可得到改善。     

镁合金在等温热处理中微观组织的研究

本文对原始组织为等轴晶的AZ91D镁合金进行了在两相区的等温处理实验,分析了试样微观组织变化和演化机制,研究了在等温热处理过程中的溶质扩散、晶界熔化、晶粒合并以及相变等对枝晶球化过程的影响.结果表明:随着热处理时间的延长,晶粒逐渐球化,而且发生合并现象;同时在界面能降低的驱使下,通过溶质原子的扩散,晶粒内部包裹小液滴;半固态部分重熔过程中经历以下相变:β→α,α+β→L,α→L.     

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.     

等温热处理对ZA63镁合金半固态组织演变的影响

采用等温热处理法对ZA63合金在不同的保温温度及保温时间下的半固态组织的演变过程和机理进行了研究。结果表明,通过半固态等温热处理能够制备ZA63非枝晶组织,并获得细小、分布均匀的球状颗粒。非枝晶组织演变经历了粗化、枝晶分离、球化以及晶粒的合并和长大4个过程。ZA63合金半固态触变成形最适合的等温热处理工艺是590℃×20min,平均晶粒尺寸、圆整度和固相率分别为59.16μm、1.5和43%。     

不同铸造工艺下K4169高温合金涡轮机匣凝固组织模拟

采用凝固组织模拟与试验分析方法，对不同铸造工艺下的K4169合金凝固枝晶溶质扩散、晶粒耦合共晶生长过程进行数值模拟分析，模拟结果与试验结果相符。结果表明，当冷却速率增大时，枝晶生长速率将大于溶质扩散速率，导致枝晶生长末期其周围的剩余液相溶质浓度仍将保持在较低水平。在细化剂作用下，铸件凝固过程大量形核，排到液相中的溶质较少，导致在晶粒生长后期剩余的液相溶质浓度仍较低，凝固后的固相溶质浓度也较低，且发生共晶反应的区域较少，抑制了凝固后期析出相数量。     

等温热处理对ZC61-0.3Cr镁合金半固态组织演变的影响

研究等温热处理温度和保温时间对ZC61-0.3Cr镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:在等温热处理过程中,ZC61-0.3Cr合金中的原始树枝晶组织能够转变为半固态非枝晶组织,得到均匀、圆整的球状颗粒。随着保温温度的升高,合金中的原始树枝晶组织经过初始粗化、组织分离和球化演变成半固态非枝晶组织;随着保温时间的延长,晶界处的(α-Mg+MgZn2+CuMgZn)共晶组织优先熔化,合金中的大块状组织逐渐演变为球状组织;但是,保温温度过高或保温时间过长,都会引起球状颗粒的粗化长大。在粗化长大过程中,合并长大机制和Ostwald熟化机制同时存在,共同影响固相颗粒的形貌和尺寸大小。ZC61-0.3Cr镁合金半固态成形所需的最佳工艺条件为(585℃, 30 min);此条件下,其颗粒平均尺寸、形状因子和固相率分别为43μm、1.4和51%。     

等温热处理对Mg-6Zn-3Cu合金半固态组织演变的影响

通过半固态等温热处理,研究了重熔温度和保温时间对铸造ZC63镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能够将ZC63合金中的枝晶组织转变为球状组织,并可获得更加细小、分布均匀的球状颗粒;重熔温度和保温时间对非枝晶组织演变有着重要的影响,提高保温温度或延长保温时间,可加快原始铸锭重熔进程及组织形态的优化,保温温度过高或保温时间过长,试样会发生严重变形,同时球状颗粒易于粗化和长大;非枝晶组织演变是在熔化和结晶的动态变化中完成,主要的演变机制是在等温热处理过程中晶界处的共晶组织向基体溶解,原始组织的粗化、分离、球化以及球状颗粒的合并与长大。ZC63合金半固态触变成形最适合的等温热处理工艺是600℃×30 min。     

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响

对ZA27合金进行了变质处理和热处理试验.XRD分析和金相研究表明,变质处理不改变合金的相结构,但Ti和zr的存在影响初生a-A1相凝固前沿的溶质分布和成分过冷,阻碍了树枝晶生长和二次枝晶的形成,使粗大的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶.370℃×10 h固溶处理表明,变质处理有利于η相的均匀分布.320℃×3h和320℃×18 h退火表明,变质处理有明显的抑制共晶组织粗化的效果.     

等温热处理对Mg-6Zn-3Cu合金半固态组织演变的影响北大核心CSCD

通过半固态等温热处理,研究了重熔温度和保温时间对铸造ZC63镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能够将ZC63合金中的枝晶组织转变为球状组织,并可获得更加细小、分布均匀的球状颗粒;重熔温度和保温时间对非枝晶组织演变有着重要的影响,提高保温温度或延长保温时间,可加快原始铸锭重熔进程及组织形态的优化,保温温度过高或保温时间过长,试样会发生严重变形,同时球状颗粒易于粗化和长大;非枝晶组织演变是在熔化和结晶的动态变化中完成,主要的演变机制是在等温热处理过程中晶界处的共晶组织向基体溶解,原始组织的粗化、分离、球化以及球状颗粒的合并与长大。ZC63合金半固态触变成形最适合的等温热处理工艺是600℃×30 min。