金属凝固细晶技术及发展

介绍了凝固过程控制在材料加工技术中的地位,阐述了凝固过程的研究内容和凝固组织细化的作用,并对金属凝固组织细化技术中的浇注过程和传热条件控制方法、化学处理方法、机械处理方法以及外加物理场方法作了简单评述;认为温度扰动、成分扰动、外加超声波、脉冲电流或脉冲磁场不仅能有效地细化金属凝固组织,还可以避免其他细化方法对环境和金属材料本身的污染,有利于材料的循环利用.     

磁场对镁合金凝固组织影响的研究进展

介绍了磁场对镁合金凝固组织的影响,探讨了直流磁场、交变磁场、脉冲磁场,以及复合场作用下微观组织的演变规律,对今后的发展方向作出了展望,以便更加系统化的讨论磁场作用下合金的凝固过程,并建立具体的细化机理,进一步研究复合场对金属材料凝固组织的影响。     

电磁场下近液相线高温合金熔体处理非枝晶组织的形成

采用电磁场近液相线熔体保温工艺对Ni-20Cr-18W(质量分数,%)高温合金进行处理,获得了平均晶粒尺寸d=127μm,凝固组织为球状晶粒的60 kg铸锭.借助于OM,SEM和EBSD等手段,针对所获得的电磁场对原子团簇、界面稳定化以及树枝晶向球状晶转变的研究结果,从形核热力学方面对近液相线处理后高温合金铸锭晶粒细化机制进行了研究.结果表明:该工艺能够细化凝固组织;其细化机制为原子团簇与球晶分别作为后续凝固过程中的形核核心,促进凝固过程中晶粒形核,细化组织.此外,在改善熔体宏观温度场均匀性的基础上,电磁场促进了球晶稳定化以及树枝晶向球状晶的转变,并提高其形核率.     

超声波处理对细化碳钢凝固组织的影响

采用超声波对低碳钢(含0.2％的C)和高碳钢(含1％的C)的凝固过程进行了处理,研究了超声波处理对碳钢凝固组织的影响.结果表明,超声波处理可以细化碳钢的凝固组织.低碳钢经超声波处理后等轴晶比例增加,二次枝晶间距减小；高碳钢经超声波处理后,组织中网状碳化物明显减小甚至消失.不论低碳钢还是高碳钢,其组织均随超声功率的增加而细化.超声波细化碳钢凝固组织的主要原因是其空化效应.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

脉冲电流对金属凝固组织影响的研究进展

综述了脉冲电流对金属凝固组织的影响及细化机制的研究现状及进展.分析了脉冲电流对不同合金凝固组织细化的影响,其细化效果与金属的固有性质,脉冲电流施加于合金凝固过程的不同阶段及作用时间的长短有密切关系,从理论和实践上归纳和分析脉冲电流对凝固组织细化的机制主要是:促进形核,晶核增殖和抑制晶体生长.     

电脉冲细化HRB335螺纹钢凝固组织的研究

对HRB335螺纹钢在凝固过程中进行电脉冲处理.实验发现:经过电脉冲处理后HRB335螺纹钢的凝固组织得到了明显的改善.晶粒细化,柱状晶减少,等轴晶比例增加.对电脉冲细化金属凝固组织的机理进行了探讨.     

电磁振荡下梯度磁场对纯Al凝固组织的影响

研究了梯度磁场对纯Al在强磁场和交流电复合所产生的电磁振荡下凝固组织的影响规律.在不同的梯度磁场中,施加电磁振荡凝固后纵截面细化组织分布发生很大变化,并建立模型进行了分析.结果表明,初生晶核在梯度磁场中所受有效磁悬浮力影响了细化组织分布规律.利用梯度磁场效应,可以控制凝固过程中的"结晶雨"现象和模拟微重力凝固.     

变质处理高碳硅锰铸钢的凝固组织

分别研究了单独添加稀土以及稀土、钒、钛复合变质处理对高碳硅锰铸钢凝固组织的影响。研究发现,高碳硅锰铸钢中单独添加稀土以及稀土、钒、钛复合变质处理都可以细化凝固组织,特别是复合变质处理可以明显细化凝固组织,平均晶粒直径由80μm降至40μm。复合变质处理后,高碳硅锰铸钢的元素偏析现象也明显减轻,分析了复合变质处理细化高碳硅锰铸钢凝固组织及减轻元素偏析的原因。     

RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响

采用液态金属冷却的高温度梯度定向凝固设备,研究了RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响.研究表明,稀土主要位于高铬铸铁的基体组织中,随凝固速度的增加,稀土在基体中的含量增加;稀土对高铬铸铁定向凝固组织中的碳化物具有细化作用,并随凝固速度的增加,定向凝固高铬铸铁组织细化程度提高,同时稀土的加入使高铬铸铁的抗拉强度明显提高.     

Melt conditioning by advanced shear technology (MCAST) for refining solidification microstructures

Abstract

MCAST (melt conditioning by advanced shear technology) is a novel processing technology developed recently for conditioning liquid metal prior to solidification processing. The MCAST process uses a twin screw mechanism to impose a high shear rate and a high intensity of turbulence on the liquid metal, so that the conditioned liquid metal has uniform temperature, uniform chemical composition and well-dispersed and completely wetted oxide particles with a fine size and a narrow size distribution. The microstructural refinement is achieved through an enhanced heterogeneous nucleation rate and an increased nuclei survival rate during the subsequent solidification processing. In this paper we present the MCAST process and its applications for microstructural refinement in both shape casting and continuous casting of light alloys.     

物理场对金属凝固组织的影响

综述了国内外关于电流、磁场和超声波处理对金属凝固过程与凝固组织影响的研究概况 ,根据电磁学、声学及金属凝固原理分析了物理场细化和改善凝固组织的主要机制 ,提出了外加物理场凝固细晶技术在工业中应用尚需研究解决的技术与理论问题 ,特别强调了脉冲物理场处理技术的优越性及应用前景。     

Microstructures and properties of low-melting-point Al-Cu-Si filler metals prepared by different technologies

The Al25Cu6. 5Si0. 09RE (RE = La and Ce) and Al25Cu10.5Si2Ni filler metals were prepared by common metal mold casting, copper plate chilling and rapid solidification, respectively. The microstructures and properties of these filler metals were studied. The results show that the as-casting and the corresponding rapid solidification filler metals have the same phases but their microstructures are different. The microstructure of rapid solidification filler metals consults of an a-Al solid solution, the 6 (Al2Cu) intermetallic compound and an Al-Cu-Si eutectk phase. Compared with the as-casting filler metal, the melting temperature ranges (△T) of the corresponding copper plate chilling and rapid solidification filler metals decrease and their wettabilities are improved because of the grain refinement and the improvement of composition uniformity. The wetting area of Al25Cu6.5Si0.09RE rapid solidification filler metal doubles that of the corresponding as-casting filler metal. It is hopeful that the properties of Al-Cu-Si filler metals will be improved by changing preparation technology.     

磁场类型对金属凝固机理的影响研究综述*

利用磁场辅助制备的合金综合性能优异,广泛应用在工业生产、交通运输、航空航天等领域。不同磁场参数环境下合金硬度、耐磨性等服役性能有所差异,作用机理复杂多变。对新工艺驱动下不同磁场对金属凝固过程的作用规律进行总结, 弥补目前磁场辅助金属表面加工方法的研究短板,对金属表面工程发展有重大意义。归纳科研人员在不同磁场环境对金属表面加工的研究探索,分析对比金属材料在不同类型磁场环境下的晶核形核和生长过程差异,总结金属凝固过程在不同磁场下的变化规律,如晶界形貌改善、形核率提高、晶粒细化等。从晶粒微观形貌和合金宏观性能表现两方面出发,分析磁场作用下熔体内部传热传质变化,揭示稳恒磁场、脉冲磁场和交变磁场对金属凝固影响的作用机理,讨论不同参数的磁场对熔体作用效果差异,如磁场对熔池内部流动扰动、熔体内带电粒子受到的洛伦兹力等。综上,晶粒细化、合金性能提高是磁场作用下熔池传热传质变化和磁场作用力的综合体现。综合研究对比稳恒磁场、脉冲磁场和交变磁场对金属凝固的作用特点和作用机理,综述金属凝固领域当前热点问题,有助于统一磁场环境下金属凝固机理的争论,填补磁场环境下金属表面加工工艺的空白,对推进高性能金属表面制备研究有借鉴意义。     

磁场在材料制备中的应用

总结近几年来国内外有关磁场在材料制备中的应用现状。分别讨论和分析了稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中对金属凝固组织的影响。由于稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中改善凝固组织的机理各不相同,在电磁学、流体力学和金属凝固原理的理论基础上,对磁场影响金属凝固组织的主要机理分别进行了讨论。另外,根据磁场发展技术的局限性对磁场在凝固过程中的应用和进一步研究进行了展望。     

电极和保温剂对脉冲电流细化晶粒的影响

在实际的铸造过程中应用脉冲电流要求电极插入熔体中并在熔体的上面覆盖保温剂.为了探明这两个因素对脉冲电流细化组织的影响,采用不同电极或不同保温剂进行了3组实验.通过比较不同条件下得到的凝固组织,发现在脉冲电流作用下电极和保温剂都对凝固组织的细化有明显的影响.进一步的分析表明,液面在凝固组织的细化中起到了关键性的作用,而且结果也支持了在脉冲电流作用下等轴晶主要来自液面的观点.     

脉冲电流作用下金属凝固研究现状评述

脉冲电流作用于金属材料的凝固过程已逐渐发展为一种新的细化金属凝固组织的技术。作者从脉冲电流的施加方式、凝固材料选择、电流参数选择和机理探讨四个方面综述了脉冲电流细化金属凝固组织的研究状况,并阐述其研究的新进展。最后就脉冲电流细化金属凝固组织的研究趋势进行了展望。     

金属材料半固态凝固及成形技术进展

简要介绍了金属材料半固态凝固及成形技术发展的历史和现状,重点介绍了近年开发的几种金属材料半固态凝固制备技术的代表性方法与特点、铝合金和镁合金等轻金属材料半固态凝固及流变成形的组织与性能、高熔点合金材料半固态凝固制备及成形技术的进展以及半固态凝固成形技术的应用现状,最后对金属材料半固态凝固及成形技术的进展状况及发展前景作了简单的总结和展望。     

Sn-Sb15无铅焊料熔体结构转变及其对凝固和润湿性的影响

在高达1 200℃的范围内,通过直流四电极法研究了Sn-Sb15无铅焊料合金在液相线以上一定温度范围内发生熔体结构转变的可能性及规律,并以此为切入点研究了熔体结构转变前后焊料的凝固组织和润湿性能的变化规律。研究表明：Sn-Sb15合金熔体发生了温度诱导的液态结构转变;这种转变细化了凝固组织、改善了Sn-Sb合金钎料的润湿性能。