转动输送管制浆工艺参数对A356合金半固态组织的影响

利用开发的低转速输送管控制浇注工艺制备了A356合金半固态组织,从不同浇注温度、不同转动速度下晶核的来源和不同结晶器冷却强度下游离晶演变的2个角度,结合凝固微观组织模拟技术分析了非枝晶组织的形成与演变规律.结果表明:适当的低温浇注和输送管转速可极大地提高有效形核数目,降低熔体的冷却强度有利于初生相呈球形生长;晶粒周围溶质扩散层的叠加影响着液/固界面处引起界面失稳的浓度梯度,进而影响初生相的生长形态.     

搅拌条件下二元合金凝固组织的形态演化

采用SCN-5％Water（原子分数）透明模型合金和Sn-15％Pb（质量分数）合金对机械搅拌条件下凝固组织形态演化过程分别进行了实时动态观察和淬火金相组织分析．实验结果表明，在强烈机械搅拌作用下，两类实验合金在凝固过程中最早观察到的初生组织均为球晶组织．从实验上证实了通过适当的搅拌可直接获得球状晶组织；同时，在实验条件范围内，搅拌的进行还可促进球晶组织在相对较高温度下产生．根据凝固界面形态稳定性理论对球晶组织形成机制的分析表明：熔体中初生固相的旋转运动有利于提高液-固界面的稳定性，促进凝固组织保持球状稳定生长．     

60Si2Mn钢半固态初生相形成与演变机制

对等温和降温连续搅拌下60Si2Mn初生凝固组织形成与演变规律进行了实验研究。结果表明：等温和降温两种搅拌工艺可使初生奥氏体组织枝晶形态演变球化。等温温度越高，初生组球化效果越好；采用较长的连续搅拌时间，初生相可得到充分球化；连续降温搅拌到一定固相分数时晶粒尺寸变化较；采用降温连续搅拌工艺可获得较小的球形晶粒尺寸。电磁搅拌改变了初生晶粒生核或生长的热力学和动力学条件，从而使初生相的界面形态经历了由球形失稳后转变为结晶，又经过抑制，熔断，重熔，粗化，聚集而转变赤近球形的演变过程。抑制和粗化是促使晶粒界面形态发生演变的主要动力学因素。     

ZL205A铝合金近液相线等温半固态组织转变特性

研究了ZL205A铝合金在近液相线不同等温温度和等温时间条件下的微观组织转变规律。结果表明，a（A1）晶粒直径与等温时间满足关系式r^-3-r0^3=k^1-t。系数k＇值随等温温度变化，在622℃和631℃条件下对应的k＇值分别为4．288×10^10m^3／s和5．962×10^-10m^3／s。实验合金的等温过程基本上分为球化预备阶段、球化阶段和长大粗化阶段。等温温度提高，固相体积分数也随之降低，有利于加速。α（Al）晶粒球化和获得均匀的球状等轴固相颗粒。实验合金等温组织演变过程是溶质传输和空位扩散、以及液固界面张力共同作用的结果。溶质扩散作用在开始阶段起主导作用，而界面张力在中后期占主要作用。     

蛇形通道浇注制备半固态浆料组织的演化

采用蛇形通道浇注制备7075铝合金半固态浆料,研究了不同浇注温度下浆料组织中初生α-Al的形貌演变,通过残留在蛇形通道内部的凝固壳分析了蛇形通道内部合金熔体的形核动力学条件,自由晶的形成、长大与球化机理。结果表明:自由晶的数目决定了初生α-Al的形态,随着浇注温度降低,过冷度的增大,浆料组织中的初生α-Al的形貌由蔷薇状向近球状转变,晶粒尺寸逐渐变小,晶粒数目增多;蛇形通道内过冷的合金熔体经过弯道的作用,熔体内部的对流、剪切和"搅拌"使初生激冷α-Al晶核经过游离、增殖、长大和熟化,最后演变成近球状和蔷薇状的α-Al晶粒;球状初生α-Al晶粒的演变机制主要为枝晶抑制生长机制,也包括枝晶臂根部熔断机制。     

ZA74镁合金非枝晶组织的演变过程及机理

采用等温热处理法对ZA74镁合金在部分重熔过程中非枝晶组织的演变过程和机理进行研究。结果表明:在重熔过程中,ZA74合金原始组织中沿着晶界分布的Mg32(Al,Zn)49共晶相逐渐向α-Mg基体扩散溶解,当温度达到共晶熔化后,剩余部分开始熔化。非枝晶组织的演变是在体系自由能降低的驱动下完成的,主要机制是共晶组织的固溶,溶质原子扩散,枝晶组织的粗化、分离、球化以及晶粒的合并和长大。其中,ZA74合金固相颗粒的分离是由溶质扩散、能量起伏、成分起伏等因素造成液相沿亚晶界浸渗和根部重熔两种机制起主导作用。     

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.     

半固态灰铸铁球状初晶的形成

用控制铸造法获得了亚共晶半固态灰铸铁球状组织.用液淬法研究了无任何搅拌和其他处理条件下的球晶形成过程.结果表明,球状初生奥氏体自熔体中直接析出,并以球晶生长,而非由枝晶演化或枝晶破碎而来.这一特点与灰铸铁熔体进入铸型前过热大量散出带来的整体过冷、固相间熔体成分的均匀性和已凝固体的界面稳定性有关.     

AZ80镁合金半固态等温处理过程中的组织演变

对挤压态AZ80镁合金进行了不同时间的等温处理,观察分析了半固态微观组织的演变规律与晶内液池的形成过程。结果表明:在等温过程中,组织演变过程主要表现为晶粒合并粗化、晶界局部液相出现和液相区扩大、α-Mg晶粒球化转变、熟化与合并长大几个阶段。挤压AZ80镁合金半固态等温处理过程中α-Mg晶粒内液池出现机制以α-Mg晶内溶质元素富集处发生局部优先熔化为主。     

凝固速率跃迁对定向凝固Al-40%Cu过共晶合金初生Al_2Cu相的影响

采用高温度梯度定向凝固装置进行了Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金的定向凝固实验,研究了凝固速率跃迁过程中的凝固组织演变.结果表明,当定向凝固速率从10μm/s跃迁减速到2μm/s时,由于固/液界面附近的液相成分向共晶点成分变化以及耦合共晶组织的界面生长温度高于初生Al_2Cu相的界面生长温度,合金凝固组织从初生Al_2Cu枝晶和Al/Al_2Cu共晶组织转变为全耦合层片共晶组织.组织转变过程中,板条状的初生Al_2Cu相先分解成小尺寸的初生相,然后小的初生相逐渐被共晶组织所取代,这种组织转变是凝固界面前沿液相中溶质扩散不足造成的,而不是由合金中存在的热及溶质对流引起的.在初生相生长形态中,由于凝固速率跃迁引起的界面前沿液相中Cu成分富集,造成凝固界面生长温度升高,Jackson因子α变小,Al_2Cu初生相由小平面相向非小平面相转变.