冷却速率对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及性能的影响

TiAl基合金铸造成形过程多采用陶瓷型、金属型,少量涉及石墨型,文中对比石墨型、金属型和陶瓷型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的凝固组织及力学性能,研究冷却速率对凝固组织及力学性能的影响规律。研究结果表明:采用冷却能力较强的石墨型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的组织层片间距最小,金属型的次之,而采用陶瓷型成形的组织层片间距最大。通过对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金宏观组织特征的分析,总结一种评价铸型冷却能力的方法。通过对显微组织层片间距的定量统计分析,测量出三种铸型条件下,石墨型和金属型的试样层片间距相近,无明显差别,而陶瓷型的试样层片间距明显高于其他两种。铸型的蓄热系数和热导率是影响Ti Al合金组织和力学性能的主要因素。     

不同铸型下Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金的微观组织与力学性能

采用熔模铸造、树脂砂铸造和石膏型铸造等方式成形Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金,由凝固冷却曲线可知合金凝固温度区间为111.4℃,其中熔模铸造凝固冷速最高,树脂砂铸造次之,石膏型铸造最低。Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金流动性较佳,可实现不同铸型的完整充型,凝固过程未观察到明显的铸件/铸型界面反应。合金铸态组织主要由α-Al相与Al_3Mg_2相组成,Al_3Mg_2相沿晶界均匀分布,与石膏型铸造相比,树脂砂铸造试样中α-Al相平均尺寸由324μm降至132μm;熔模铸造试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别为274.7MPa、136MPa、14.9%与60,经400℃×12h固溶后,本体试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别增至322.7MPa、144MPa、31.9%与68.3。铸态断口以沿晶断裂为主,可见少量微观韧窝;经固溶处理后断裂方式以韧性断裂为主,韧窝内可见少量的Al_3Mg_2相、Al_3Ti相与Al_3Zr相颗粒。     

铸造TiAl畲金表面细晶层的组织形貌及其形成

采用三种具有不同蓄热系数和热导率的铸型制备具有不同表面细晶层组织形貌的TiAl合金试样,并结合凝固理论分析组织形貌及其形成.结果发现,采用冷却速率更大的石墨和铸钢铸型,因快速冷却导致非平衡凝固,在表面细晶层形成初生γ相,而冷却能力更小的陶瓷型试样则无初生γ相;同时,石墨型和铸钢型试样表面细晶层厚度、覆盖率、层片团和层片间距比陶瓷型试样小;但由于铸型冷却速率不同,只有石墨型和陶瓷型迎流面和背流面表面细晶层形貌相同,而铸钢型试样迎流面和背流面形貌不同.铸型的蓄热系数和热导率是影响铸造TiAl合金表面细晶层组织形貌的主要因素.     

硬型铸造Ti-Al合金的组织与拉伸性能

试验研究了石墨和铸钢两种硬型铸造Ti-Al合金板片状试样的缺陷、层片间距和室温拉伸性能,并与用陶瓷型壳铸造的Ti-Al合金进行对比.结果表明,采用硬型铸造Ti-Al合金在比较高的冷却速度下凝固的板片状试样无宏观和微观裂纹;与陶瓷型壳铸造的组织相比,硬型铸造Ti-Al合金的板片状试样铸态组织平均层片间距大幅度减小,其中石墨型铸造的减小了近一半;由于硬型铸造Ti-Al合金的板片状试样的层片间距的减小使得其室温拉伸强度有较大幅度的提高,其中石墨型铸造板片试样的层片问距减小了0.35 μm,屈服强度提高了40 MPa.     

铸造方法对Al-Mg-Mn-Ce合金组织和力学性能的影响

采用砂型铸造、金属型铸造和压铸制备了Al-5.0Mg-0.6Mn-0.25Ce合金,研究了不同铸造方法(冷却速率)对合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着冷却速率增加,铸态合金中的α-Al枝晶发生等轴化,粗大的第二相发生细化。低冷却速率时,砂型铸造、金属型铸造合金的铸态组织主要由α-Al枝晶和分布在周围的Al_3Mg_2相、Al_6(Fe,Mn)相、Mg_2Si相等第二相组成;高冷却速率时,压铸合金则由α-Al等轴晶和分布在其周围的短棒状含Mn相、针状Mg_2Si相组成。随着冷却速率增加,铸态合金的屈服强度、抗拉强度逐渐增加,而伸长率则呈现先增后减的趋势,这主要是与合金显微组织和内部气孔、缩孔等缺陷有关。冷却速率越高,合金组织越细,并且Mg、Mn固溶在α-Al基体内的含量增多,所以合金强度越高。然而,压铸合金中,组织内存在气孔和针状Mg_2Si相降低了合金的塑性。     

凝固及热处理对Mg-Y基合金组织的影响

采用金属型铸造与亚快速凝固以及退火工艺,探究了Mg-4%Y-Me(Zr、Mn)合金组织演变规律。结果表明:金属型铸造中加入合金元素Zr与Mn后,合金组织得到显著细化,其中Zr的细化效果最好;亚快速凝固中出现了花瓣状枝晶与向心生长的柱状晶。热处理后,金属型铸造合金组织完全转变为等轴晶,亚快速凝固合金除Mg-4%Y-1%Mn依然是向心生长柱状晶,其余均转变为均匀分布的等轴晶。     

变质处理对铅黄铜铸态组织及凝固方式的影响

研究了变质处理对金属型铸造铅黄铜铸态组织和力学性能的影响,用倾出法试验验证了变质处理对铸造铅黄铜凝固方式的影响和壳杯试样凝固组织的变化.结果表明,未变质处理壳杯试样凝固组织为粗大的α和β枝晶,壳杯内表面凝固结晶面粗糙,变质处理能够细化铸态组织和提高金属型铸造铅黄铜的力学性能,凝固方式由逐层凝固变为逐层 体积凝固方式,变质处理后壳杯试样的凝固组织为表面细等轴晶 窄枝晶区 等轴晶,壳杯内表面结晶面由粗糙变为光滑,组织从枝状晶变为细小的等轴状晶.     

镁合金轮毂的铸造工艺与组织性能

分别采用金属型铸造、常规挤压铸造和流变挤压铸造法制备了轮毂用Mg-2.9Nd-0.18Zn-0.35Zr镁合金,对比分析了三种不同铸造工艺下铸态和T6态镁合金的显微组织和力学性能,探讨了镁合金的强化机理。结果表明,金属型铸造合金的组织为α-Mg和以鱼骨状形式存在于晶界处的Mg_(12)Nd共晶相,平均α-Mg相尺寸约51μm,常规挤压铸造和流变挤压铸造合金的α-Mg相尺寸和Mg_(12)Nd相相似,但是后者的α-Mg相更加细小;三种铸造工艺下镁合金的主要物相都为α-Mg和Mg_(12)Nd,金属型铸造合金中α-Mg的晶格常数要比常规挤压铸造和流变挤压铸造的小。三种铸造工艺下T6态镁合金基体中都析出了细小短棒状β'相,且T6态常规挤压铸造和流变挤压铸造镁合金中β'相的尺寸相对金属型铸造更大,而T6态流变挤压铸造镁合金中还发现了细小盘状β"相。铸态和T6态镁合金的抗拉强度和屈服强度为:流变挤压铸造常规挤压铸造金属型铸造;T6态常规挤压铸造和流变挤压铸造相对金属型铸造镁合金的强度提高主要来自细晶强化和析出强化,且流变挤压铸造的细晶强化和析出强化效果要优于常规挤压铸造。     

浇注温度对挤压铸造Al-Li-Cu合金微观组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜和力学性能测试分析了浇注温度对挤压铸造Al-2.75Li-1.52Cu合金组织和力学性能的影响。结果表明:浇铸温度对合金的微观组织影响很大,730℃浇注时,合金中柱状晶组织十分发达;较低的浇注温度可抑制柱状晶的生长,有利于等轴晶的形成。合金铸态的组织主要由α(Al)基体和T2(Al6Cu Li3)相组成,随着浇注温度的降低,T2共晶相数量增多,抗拉强度和伸长率增大,而屈服强度略微下降。浇注温度降低到670℃时,可获得全部为等轴晶的组织。     

硬模铸造TiAl合金的凝固组织分析

试验观察分析了两种硬模和陶瓷型壳铸造TiAl合金宏观、微观组织特点。结果表明,硬模铸造板片的表面细晶层的晶粒尺寸成倍减小,柱状晶宽度明显变窄,中心等轴晶体积分数大幅度降低、尺寸减小;硬模铸造板片的表面细小晶粒由取向随机的层片团组成,柱状晶由有取向的层片组成,层片方向垂直于柱状晶生长方向,中心等轴晶由取向随机的层片组织组成,层片间距明显减小。     

Electromagnetic continuous casting by imposing multi-electromagnetic field

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃａｓｔｍｅｔａｌｓｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｉｍｐｏｓｉｎｇａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｆｒｏｍｏｕｔｓｉｄｅｏｆａｍｏｌｄ ,ｗｈｉｃｈｉｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓａｎｏｔｈｅｒｇｒｅａｔｒｅｖｏｌｕ ｔｉｏｎｉｎｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｓａｎｅｗｃａｓｔｉｎｇｐｒｏ ｃｅｓｓｉｎｔｈｅ 2 1ｔｈｃｅｎｔｕｒｙ .Ｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｗａｓｄｏｎｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ[1～ 6] .Ｈｏｗｅ…     

制备参数对HCCM水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co铍铜合金板材表面质量、组织和性能的影响

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备了宽度300 mm、厚度10 mm的Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金板材,研究制备参数对连铸合金板材固/液界面位置和形状、表面质量和组织的影响规律。结果表明:随着热型加热温度的降低、冷型段一次冷却水流量的增大和拉坯速度的降低,合金板材的表面质量随之提高。随着热型加热温度的升高、一次冷却水流量的减小和拉坯速度的增大,合金固/液界面位置从热型段向冷型段移动,沿板材宽度方向的固/液界面形状由凸向固相的“U”状转变为“W”状,且凸向固相程度增大,组织变化为粗大平直柱状晶→细长对称倾斜柱状晶→混晶→等轴晶。合理的制备参数为热型加热温度1100℃、拉坯速度50 mm/min、一次冷却水流量Qul=Qur=400 h/L、Qum=600 h/L、Qll=Qlr=400 h/L和Qlm=600 h/L。所制备的合金板材具有良好的表面质量和沿连铸方向柱状晶组织,表面粗糙度Ra=2.2μm,屈服强度和抗拉强度分别为212 MPa和353 MPa,断后伸长率为35.0%,无需表面处理可直接用于后续冷轧加工。     

选区激光熔化增材制造In718合金的激光焊接性能

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和力学性能试验等研究了选区激光熔化(SLM)In718合金的激光焊接接头的组织和性能。结果表明:SLM In718合金的激光焊接接头的宏观质量较好,没有发现冶金缺陷的存在。未热处理时,In718合金的SLM构件的组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为5μm×2μm;激光焊接SLM构件的焊缝组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为25μm×5μm;焊缝区显微硬度均值约282 HV,是SLM母材均值335 HV的84.2%;不同厚度焊接试样的抗拉强度为970~983 MPa(均达到SLM母材95%以上),伸长率为20.2%~22.6%(为SLM母材65%以上);固溶+时效处理后,焊接试样抗拉强度均值为1412 MPa(约为SLM母材的98.9%),伸长率均值为13.5%(约为SLM母材的93.7%),与未热处理相比,SLM母材和焊缝显微硬度值分别提高了55.2%和77.3%。     

基于三相模型的Al-4%Cu合金三维半连铸圆锭的宏观偏析数值模拟

本文采用基于 Eulerian-Eulerian方法的等轴晶、柱状晶以及熔体三相完全混合的凝固模型计算了三维半连铸Al-4%Cu铝合金圆锭的宏观偏析。基于热溶质对流的基础上,模型考虑了等轴晶的移动,以及柱状晶对浮游等轴晶的捕获,等轴晶和柱状晶的相互竞争生长行为。模拟结果表明铸锭底部出现了明显的锥形负偏析区(CET转变区域),铸锭中心正偏析带,毗邻中心的负偏析区,以及铸锭1/2半径处正偏析带,总的偏析形态呈现W型,与铸锭实际情况基本一致。此外,铸造速度相较于浇注温度对铸锭宏观偏析具有更大的影响。     

热处理对激光立体成形TC11钛合金组织的影响

通过对TC11钛合金激光立体成形件沉积态和热处理态组织进行对比研究,探索改善TC11钛合金激光立体成形组织,提高材料高温综合性能的途径.结果表明,TC11钛合金的沉积态组织由贯穿多个熔覆层粗大柱状晶和粗大等轴晶组成,原始柱状β-Ti晶内的微观组织是由条状α和残留β组成.沉积态试样在950 ℃热处理后组织为等轴α、条状α和β转变基体组成的近似三态组织,晶界α大部分破碎球化消失,部分未破碎的晶界上镶嵌有α集束.粗大β晶内等轴α的产生与亚晶有关.在970 ℃热处理后为网篮组织,等轴α较少,α板条有粗化趋势;在1030 ℃再结晶后再经950 ℃热处理的组织是由粗大α板条组成的魏氏组织,在α边界和α内部残留有大量细小β,晶界α基本没有破碎消失.     

Microstructure quantification of Cu-4.7Sn alloys prepared by two-phase zone continuous casting and a BP artificial neural network model for microstructure prediction

Microstructures of Cu-4.7Sn(%) alloys prepared by two-phase zone continuous casting(TZCC)technology contain large columnar grains and small grains.A compound grain structure,composed of a large columnar grain and at least one small grain within it,is observed and called as grain-covered grains(GCGs).Distribution of small grains,their numbers and sizes as well as numbers and sizes of columnar grains were characterized quantitatively by metallographic microscope.Back propagation(BP) artificial neural network was employed to build a model to predict microstructures produced by different processing parameters.Inputs of the model are five processing parameters,which are temperatures of melt,mold and cooling water,speed of TZCC,and cooling distance.Outputs of the model are nine microstructure quantities,which are numbers of small grains within columnar grains,at the boundaries of the columnar grains,or at the surface of the alloy,the maximum and the minimum numbers of small grains within a columnar grain,numbers of columnar grains with or without small grains,and sizes of small grains and columnar grains.The model yields precise prediction,which lays foundation for controlling microstructures of alloys prepared by TZCC.     

铸造Al-Mg-Mn合金的显微组织及力学性能

研究了Mg含量、冷却速度、固溶处理对Al-6.8Mg-0.3Mn、Al-3.8Mg-0.3Mn两种合金力学性能的影响。结果表明,随着Mg含量提高,晶界相增多。当Mg含量提高到6.8%时,晶界出现网状组织;随着Mg含量升高,合金强度提高,塑性下降;通过砂型铸造空冷、金属型铸造空冷、金属型铸造淬火来实现不同的冷却速度,发现金属型淬火试样的金相组织中,在晶界附近没有析出网絮状或颗粒状第二相,而强度和伸长率要高于其他两种工艺。两种合金经过430℃×60h固溶处理后,合金的综合力学性能得到大幅度提高。Al-6.8Mg-0.3Mn金属型铸造空冷试样固溶后抗拉强度由280MPa提高到335MPa,伸长率由10.4%提高到20%。     

铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究

研究了旋转喷吹技术在AZ91镁合金熔体除气净化处理上的应用。采用减压凝固法考察了旋转喷吹的除气净化工艺的净化效果，确定了最佳的除气时间。利用金相显微镜观察了除气前后合金的微观组织。对除气前后的合金，进行了金属型和低压砂型铸造试验浇注，并对其力学性能进行了测试和比较。研究结果表明，经过30min旋转喷吹除气处理后，能快速显著地降低镁合金中的含气量，AZ91合金金属型和低压砂型试样的力学性能都明显地得到提高，特别是合金的伸长率得到大幅度的提高。     

Control of equiaxed grains in a complicated Cu-Ni based alloy prepared by centrifugal casting

A complicated Cu-Ni based alloy was developed to fabricate wear-resisting bush for high temperature application.The concern focuses on the control of equiaxed grains in the developed alloy ingot prepared by centrifugal casting.The results show that the equiaxed grains are determined by the pouring temperature of the melt,the cooling rate and the rotation speed of the mold.With the decrease in pouring temperature,the fraction of the equiaxed grains in the transverse section of the ingot increases and the average length of columnar grain decreases.When the pouring temperature is confined below 1,250℃,complete equiaxed grains can be obtained.Based on the optimal centrifugal casting processing,the tensile strength of the developed alloy ingot with complete equiaxed grains reaches to 810 MPa and 435 MPa at room temperature and 500℃,respectively,which is 14% and 110% higher than that of common commercial QAl10-4-4 alloy.The wear rate of the developed alloy is 7.0 × 10-8 and 3.8 × 10-7 mm3?N-1?mm-1 at room temperature and 500℃,respectively,which is 5 times and 39 times lower than that of QAl10-4-4 alloy.     

5B70铝合金变极性等离子焊接接头组织与性能的研究

以5B71合金焊丝为填充材料,采用变极性等离子弧焊法对6 mm厚5B70合金板材进行焊接,并对焊接接头进行显微组织和力学性能的研究。结果表明：接头的抗拉强度达到370.13 MPa,强度系数为0.89,断后伸长率为10.35%;断裂发生在靠近熔合区的热影响区处,断口形貌为韧窝,属于塑性断裂;焊缝中心的硬度是整个焊接接头最低的区域;焊缝组织由大量树枝晶和少量等轴晶组成,熔合区界限明显,形成了等轴晶层,热影响区范围很窄,保留了与母材类似的纤维状组织。