镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为

采用OM,SEM,EDS,EPMA等分析手段对试制的镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展了凝固偏析行为研究.结果表明,熔敷金属中主要包括γ相、（Nb,Ti） C碳化物、Laves相等,金相组织主要为柱状晶,在枝晶间存在宽度约为5~10 μm的偏析区域;按照Scheil公式对EPMA分析结果进行了偏析系数计算,估算的Nb,Mo,Ni,Cr,Fe偏析系数分别为k_Nb=0.23,k_Mo=0.68,k_Ni=1.07,k_Cr=1.05,k_Fe=1.23,在结晶过程中Nb,Mo更倾向于分配在残余液相,Nb的偏析倾向最大,Mo次之,Fe更倾向于分配在固相中,Ni,Cr基本为固液平均分配.文中试验用镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固结晶路径为L→L+γ→L+γ+MC→L+γ+MC+Laves相→γ+MC+Laves相.     

一种新型高温合金凝固组织和元素偏析行为研究

采用热力学平衡模拟计算、差热分析(DTA)和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法对一种新型镍基高温合金K4750合金的凝固组织和主要元素的偏析行为进行研究。结果表明,实际K4750合金的固相线温度为1270℃,液相线温度为1350℃,MC型碳化物析出温度为1320℃;凝固顺序为L→γ(1350℃),L→γ+MC(1320℃)。K4750合金在凝固初期凝固速度较快,液相体积分数下降明显,凝固后期速度开始变慢,在1310～1290℃温度区间内枝晶间连通残余液相开始断开,同时会有大块状的MC相析出,进一步阻碍液相的连通,从而极易导致合金凝固疏松的形成。合金中W、Fe、Cr的溶质分配系数大于1,富集于枝晶干,为负偏析元素;Ti、Nb、C、Mo的溶质分配系数小于1,富集于枝晶间的液相中,为正偏析元素。     

凝固方式对界面前沿溶质扩散场的影响

以丁二腈-丙酮合金为研究对象,采用Mach-Zehnder光学显微干涉仪对其定向凝固平界面前沿非稳态溶质扩散场的演化行为进行了定量研究,通过水平定向凝固和垂直定向凝固方法,分析了不同凝固方式对界面前沿溶质场分布的影响。结果表明:水平定向凝固时,自然对流的存在,使固液界面首先在重力方向上失稳,固液界面不是垂直的平界面而是呈现为一个楔形的曲面,生长时溶质容易富集于楔形固液两相区;垂直定向凝固时,界面向上生长的溶质扩散边界层厚度要小于界面向下生长的溶质扩散边界层厚度,分别为0.6 mm和1.0 mm左右,界面前沿的溶质场分布与Warren-Langer溶质纯扩散模型的预测值相差较大,却比较接近林鑫等所发展的考虑对流作用下的溶质再分配半解析数值模型预测值。     

相场法定量模拟强迫层流对微观偏析的影响(英文)

采用耦合流场的相场模型,模拟Ni-Cu合金过冷熔体流动对液固界面前沿浓度分布的影响;定量分析强迫层流对迎流方向、垂直流动方向与逆流方向枝晶尖端前沿浓度边界层厚度,浓度最大值和枝晶微观偏析的影响。结果表明:溶质场和流场二者相互影响;枝晶上游侧浓度边界层的厚度较薄,溶质浓度的最大值较小;而枝晶下游侧恰好与此相反。贫Cu区域在迎流方向枝晶臂沿枝晶轴线方向的宽度较大,但Cu原子的浓度较低,微观偏析最严重,枝晶下游侧缩松倾向加剧。     

铸造镍基高温合金IN792的凝固和偏析行为研究

采用等温凝固淬火试验(ISQ)与差热扫描量热(DSC)分析的方法对铸造镍基高温合金IN792的凝固过程和元素在固、液相中的分配进行研究,得到了合金的等温凝固组织、相析出顺序图、凝固特性曲线以及元素在不同温度下的偏析特性。ISQ结果表明:IN792合金的液相线温度为1328℃,开始析出MC碳化物的温度为1310℃,开始形成(γ+γ’)共晶的温度为1225℃,于1190℃开始析出二次γ’相。由DSC测得的合金宏观固相线温度(尚存体积分数5%残余液体)和由ISQ测得的微观固相线温度(终凝温度)分别为1250和1180℃,两者相差达70℃,这一温度范围往往是热裂缺陷形成的敏感区间。IN792合金在液相线下30℃范围内液体量锐减,析出了体积分数约85%的γ枝晶。1300～1270℃是合金枝晶间液体由连通转为断开的温度范围,它与铸件疏松形成密切相关。在1325～1190℃温度区间,IN792合金中元素W、Co分配系数大于1,倾向富集于枝晶干固相,为负偏析元素;Zr、Mo、Ti、Ta、Cr分配系数小于1,倾向富集于枝晶间液相,为正偏析元素;Al在凝固早期富集于液相而后来倾向于分布在枝晶干固相区,随着凝固温度降低逐步转变为负偏析元素。在1325～1210℃温度范围内,随着凝固温度降低,Al、Ni的分配系数升高,而Mo、Cr的分配系数降低。相反,在1210～1180℃温度区间,随着凝固温度降低,Ni、Al的分配系数降低,而Mo、Cr的则升高。     

一种铸造镍基高温合金的凝固行为

M963合金的凝固顺序为：L→L γ→L （γ‘ MC） γ→（γ γ‘) （γ MC） γ→（γ γ‘） （γ MC） γ γ‘；凝固组织呈树枝状结构，由γ固溶体基体。γ‘析出组及分布在枝晶间区的骨架状MC碳化物和（γ＋γ‘）共晶组成；碳降低合金的液相线温度和（γ＋γ‘）共晶温度，提高MC碳化物的形成温度，增加MC碳化物的体积分数，降低（γ＋γ‘)共晶的体积分数；高熔点元素W和Co在枝晶干偏聚，Al,Ti,Nb,Cr和Mo在枝晶间偏聚。     

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括（γ-γ′）共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160～1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,（γ-γ′）共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。     

抽拉速率对定向凝固镍基高温合金组织和偏析的影响

研究了抽拉速率对一种定向凝固镍基高温合金组织与偏析的影响。结果表明,随着抽拉速率的增加,固液界面由平界面向胞状,再到粗枝状,最后到细枝状的演变过程,枝晶不断细化;一次和二次枝晶间距不断变小,γ′相形貌越来越呈规则的立方体,γ′尺寸逐渐变小。元素偏析程度先增大后减小,并在100μm/s时到达峰值;共晶和碳化物尺寸均随着抽拉速率的增大而变小,碳化物和共晶体积分数随抽拉速率增大而增大。     

定向凝固高Nb含量TiAl合金微观组织演化与溶质偏析规律

在Bridγman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8,9,10)Nb合金进行定向凝固实验,研究了生长速率和Nb含量对Ti Al-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响,获得了定向凝固Ti Al-Nb合金相变过程与微观组织选择图.结果表明,生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变,并促进完全b相凝固转变为具有L+β→α包晶反应凝固过程,最终组织由α2/γ层片组织转变为具有a2/γ层片和B2相的多相组织.溶质Nb的添加对b相具有稳定作用,促进了完全b相凝固过程的发生以及α2/γ层片和B2相多相组织的形成.生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析,β型偏析)过程密切相关.其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生,从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布.bβ型偏析中溶质Nb在残余β相中的富集是形成B2相的主要来源,Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸.根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知,选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全β相凝固过程,可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。     

高红外技术在家用电器外壳粉末喷涂中的应用

长沙中意冷柜厂对冷柜外壳粉末喷涂生产线的固化炉进行改造，采用高红外加热固化技术代替了传统的固化工艺，不仅提高了劳动生产率，并且解决了原工艺固化不完全的缺陷。实践证明高红外技术应用于家电外壳的粉末涂装是切实可行且具有优越性的。     

常规凝固与落管凝固制备Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)准晶材料的比较

按照原子比Al63Cu2 5Fe1 2 配料 ,在真空感应炉中熔炼制备AlCuFe准晶材料样品。该样品中含有准晶相和它的类似晶体相 (λ相和 β相 )经 80 0℃热处理 ,X射线衍射分析表明准晶相的含量显著增加。还研究了AlCuFe准晶材料的落管凝固 ,根据SEM/EDAX分析 ,AlCuFe准晶材料的微结构依赖于凝固方式和冷却速度 ,但其相组成基本不变     

铝合金针孔度的预测

研究一种快速测报铝合金针孔度的方法。该方法是在铝合金凝聚固过程中，通过测量其因氢析出所产生的自由线膨胀而进行针孔度预测的。试验结果表明，在一定的工艺条件下，铝合金凝固过程中所产生的自由线膨胀与针孔度之间，存在着一定的对应关系。     

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。     

Microstructure morphologies during the transient solidification of hypomonotectic and monotectic Al-Pb alloys

The solidification cooling rate (T), growth rate (v), temperature gradient (G), interphase spacing (λ) and diameter (d) of the Pb-rich phase have been experimentally determined for a hypomonotectic Al-0.9 wt%Pb and a monotectic Al-1.2 wt%Pb alloys directionally solidified under unsteady-state heat flow conditions. It is shown for both cases that, from the cooled bottom of the casting up to a certain position along the casting length, the microstructure was characterized by well-dispersed Pb-rich droplets in the aluminum-rich matrix, followed by a region of morphological transition (with the Pb-rich phase formed by droplets and fibers) and finally by a mixture of fibers and strings of pearls for positions closer to the top of the casting. It has been also observed that such microstructural transition was anticipated for the alloy with higher solute content. It is shown that the correlation between the morphology of the Pb-rich phase and the growth rate can be synthesized as follows: Al-0.9 wt%Pb alloy, droplets for v > 1.0 mm/s and fibers for v < 0.65 mm/s; Al-1.2 wt%Pb alloy, droplets for v > 1.1 mm/s and fibers for v < 0.87 mm/s. Experimental growth laws relating the interphase spacing to both G and v are proposed.     

The evolution of the growth morphology in Mg–Al alloys depending on the cooling rate during solidification

The comprehensive microstructural evolution of Mg–3, 6 and 9 wt.% Al alloys with respect to the solidification parameters such as thermal gradient (G), solidification velocity (V), cooling rate (G·V) and solute (Al) content were investigated in the present study. Various solidification techniques, including directional solidification, wedge casting, sand and graphite mould casting, gravity casting in a Cu mould and water quenching, were employed in order to obtain wide ranges of cooling rates between 0.05 and 1000 K s^–1. The microstructural length scales of Mg–Al alloys, such as secondary dendrite arm spacing and primary dendrite arm spacing, were determined experimentally and compared with published models. In addition, the solidification parameters of morphological transitions such as cellular to columnar dendrite and columnar to equiaxed dendrite were also determined. Based on all the experimental data and the solidification model, a solidification map was built in order to provide guidelines for the as-cast microstructural features of Mg–Al alloys.     

Evaluation of solidification cracking susceptibility of Fe–18Mn–0·6C steel welds

Solidification cracking susceptibilities of high Mn steel welds were evaluated in the present study. A longitudinal Varestraint technique was utilised to assess the solidification cracking behaviours of the fusion zone. High Mn steel welds were more susceptible to solidification cracking than 304 and 202 austenitic stainless steel welds, however, they were less susceptible than 310S austenitic stainless steel welds. Extensive segregations of Mn and C took place at the dendritic and grain boundaries in the weld metal, and accordingly contributed to the increase of the hot cracking susceptibility of high Mn steel by the enlargement of solidification temperature range. Further, continuous γ-(Fe,Mn)₃C eutectic phases formed at 1090°C along the grain boundary primarily resulted in the increase of solidification cracking sensitivity in high Mn steel.     

空心钢锭技术文献综述

本文在查阅专利文献和其它相关文献的基础上 ,对空心钢锭的生产技术作了回顾和总结 ,供有关人员参考     

定向凝固技术与理论研究的进展

阐述了不同定向凝固方法的原理以及定向凝固技术的发展趋势。从定向凝固技术的演化过程看，是温度梯度不断提高、冷却速度不断加快的过程。从传统的定向凝固技术中逐渐演化出冷坩埚定向凝固技术、软接触陶瓷壳定向凝固技术、双频电磁约束成形定向凝固技术等．简述了单相合金成分过冷与界面稳定性理论，共晶合金、包晶合金以及偏品合金的相选择及组织演化等。     

Effect of convection and cooling on microstructure of mid-chilled solidified casting

In this study, the effect of convection on mid-chilled solidified castings was investigated. The heat transfer system employed was a cylindrical chilled mould sandwiched between two sand moulds; it was cooled by circulating water. The convection during solidification was investigated on the basis of cooling curve. A comparison of the cooling curves showed that convection reduced the temperature gradient and decreased the solidification time. EPMA analysis results revealed little variation in the stoichiometric ratio, M/C, of carbides. In contrast, M/C of Mo rich carbides varied considerably. The difference of convection in the upward solidified zone resulted in greater segregation, whereas the presence of convection in the downward solidified regions mitigated the problem of segregation. Therefore, shrinkage voids can be prevented and the solidification time can be decreased by placing chilling blocks on top of heavy section castings. In addition, grain coarsening and the degree of segregation can be reduced.