锶变质近共晶Al-Si合金力学性能与枝晶α-Al特征参数的相关性

测量了用不同Sr加入量变质的近共晶Al Si合金中枝晶α Al的一次分枝间距和二次枝晶臂间距 ,考察了枝晶α Al特征参数的变化对合金力学性能的影响。研究结果表明 :Sr的加入可以细化枝晶 ,表现为一次分枝间距和二次枝晶臂间距随合金中Sr含量的增加而减小 ;枝晶细化可以提高合金的力学性能 ,合金的铸态力学性能与枝晶α Al的特征参数是高度线性相关的     

高性能低成本铸造近共晶Al-Si-Mg合金

考察了Sr、Sr B对近共晶Al-11.6%Si-0.4%Mg合金组织与力学性能的影响,并测定了T6状态下枝晶α相的显微硬度.Sr变质处理可增加组织中枝晶α相的数量,初晶α相呈细长的高度分枝的柱状枝晶,可显著改善合金的力学性能,特别是塑韧性.T6状态下,枝晶α相的显微硬度先随Sr量的增加而增加,在0.025%Sr处达到峰值,随后下降.在Sr变质的合金中加入B,细长的柱状枝晶转变成等轴枝晶;随着合金中B量增多,枝晶团尺寸显著减小,T6状态下枝晶α相的显微硬度增加.对于近共晶Al-Si-Mg合金,Sr变质 B细化联合熔体处理是非常必要的,可同时显著提高合金的抗拉强度和伸长率.     

工艺参数对电磁冷坩埚定向凝固Nb-Si基合金固液界面的影响

采用电磁冷坩埚定向凝固技术研究了加热功率、抽拉速率和保温时间对Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-2Hf(原子分数,%)合金固液界面的影响.采用正交实验制备合金试样.结果表明,延长保温时间、减小抽拉速率和提高加热功率有利于保持固液界面的宏观形态为平界面.随着抽拉速率的增加,初生Nb固溶体(Nbss)一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐减小;随着加热功率的增加,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐增加;随着保温时间的延长,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距先增大后减小.增大抽拉速率、减小加热功率和缩短保温时间有利于一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距的细化.     

Al—5Ti—B变质高锌铝合金的组织和性能

研究了Al-5Ti-B变质高锌铝合金的组织和性能。金属型铝合金组织不发达的粗大α树枝晶，晶界上杂乱分布着大块状或长条状的富硅相及其他相。经钠盐精炼和0．08％Ti变质后，合金生长形状发生巨大变化，α树枝晶发达而细小，二次枝晶臂间距显著减小；硅相和其他晶间相变为球状或细短条状且均匀弥散分布在α枝晶的晶界上；晶间组织增多，变质后，抗拉强度显著提高，塑性也明显改善。     

Sr对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响

加入微量Sr(0.01%-0.1%,质量分数)可明显细化AZ91D镁合金晶粒,随Sr含量增加,初生相α-Mg尺寸逐渐减小,而二次枝晶间距变化不大,同时β-Mg17Al12析出相增多.Sr添加量为0.1%时,针状或块状Al4Sr相依附在枝晶间的β-Mg17Al12相上析出.Sr在AZ91D合金凝固固-液界面前沿富集,并且优先在曲率较大的枝晶端面富集,从而抑制晶粒长大,细化了合金中初生相α-Mg;同时,Sr在枝晶的尖端富集降低了初生相α-Mg的尖端生长优势,改变了初生相形貌.     

钙和铈元素对镁合金α枝晶生长方式的影响

采用快速液淬方法,研究了Ca、Ce元素对Mg-6Al-0.6Zn-0.3Mn合金凝固过程中α枝晶生长形貌的影响。测量了液淬组织中α枝晶的体积分数及α枝晶的特征尺寸参数。试验结果表明,Ca的加入,促使了枝晶前沿液相中的等轴晶形核,抑制了α枝晶生长;而Ce的加入则抑制了等轴晶形核,促使了α枝晶柱状化。研究发现Ca或者Ce的加入对镁合金凝固过程中二次枝晶的粗化均有阻碍作用,减小了α枝晶的二次枝晶间距。     

半连续铸造4032合金组织和硬度分析

以半连续铸造大型4032合金铸锭为研究对象,观察了铸锭金相组织,统计分析了α-Al二次枝晶臂间距(SDAS),结合Procast温度场模拟,确定了4032合金铸锭α-Al枝晶二次枝晶臂间距与局部凝固时间呈幂函数关系,与硬度呈指数函数关系,并确定了相应的指数和系数。     

快速凝固对Al-Si-Mg合金复合变质的影响

Al-Si-Mg合金通过加入细化剂Al-1Ti-1B中间合金或细化剂Al-3Ti-3B中间合金及变质剂Al-9Sr中间合金进行复合变质后,分别在空气中、水中和液氮中冷却凝固.利用扫描电子显微镜,研究凝固速度对共晶Si相、α(Al)树枝晶形态的影响.结果表明:随着试样在空气中、水中及液氮中凝固速度的不断提高,复合变质后共晶Si相进一步细化,α(Al)树枝晶的二次枝晶间距明显减小.     

永磁场对金合金二次枝晶臂间距和析出相的影响

将旋转永磁场应用于金合金的制备过程中,研究不同转速永磁场对金合金二次枝晶臂间距和析出相的影响规律,同时探讨其机理。结果表明:旋转永磁场可以使金合金凝固组织明显细化,显著降低了合金的二次枝晶臂间距,但过高的永磁体转速使合金熔体的集肤效应显著增大,减小了永磁场的作用范围,使熔体心部磁感应强度减小,二次枝晶臂间距反而增大。对金合金施加永磁搅拌提高了枝晶间富金相的面积分数,转速300 r/min时金合金富金相含量最多,为5.07%,比未施加永磁搅拌的金合金高出近59.4%。     

Al-5Ti-1B和Sm复合变质对ZL114合金组织及性能的影响

以ZL114合金为研究对象,采用Al-5Ti-1B中间合金与Sm复合变质剂对合金进行细化变质。结果表明,随着Sm加入量的增加,合金中初生α-Al相的二次枝晶臂间距、共晶Si的平均面积和平均长径比先降低后增加,抗拉强度和硬度先增加后降低。当Sm的加入量为0.07%(Al-5Ti-1B加入量固定为1%)时,细化变质效果最佳,α-Al相的二次枝晶臂间距、共晶Si的平均面积和平均长径比分别为11.24μm、3.47μm~2和2.53,其抗拉强度和硬度(HV)分别为225 MPa、63.2。     

EFFECT OF LIQUID FLOW ON PRIMARY ARM SPACING OF CONSTRAINED COLUMNAR CRYSTALS

An experimental apparatus,which has a convection generator and an aid-heater,is developedfor the study of the effect of stable laminar liquid flow on the directional solidification processby the use of transparent alloy SCN-2wt-% Ace.The flow is perpendicular to primary arms.By in-situ observation and photographing at different specific moments,it has been found thatsuch a flow can cause a great change in primary spacings of constrained columnar crystals:forcells,the spacings become smaller;but for dendrites,they become larger.The former is mainlydue to the tilted growth of upstreamside branches,while the latter is mainly due to the coup-ling effect of liquid flow with solutal field around dendrite tips.The faster the liquid flows,thefurther smaller the cell spacing and the further larger the dendrite spacing.     

液相流动对柱晶一次间距的影响

利用带有对流驱动系统的定向凝固装置,研究了液相稳定流动时透明合金SCN-2wt-％Ace定向凝固的动态过程.结果表明:流动显著改变定向凝固柱状晶的一次间距枝晶的间距增大,主要是流动与枝端浓度场耦合作用的结果;胞晶的间距变小,主要是侧向分枝转向生长的结果     

MODEL FOR COARSENING OF SDAS AND ITS VERIFICATION IN MULTICOMPONENT SC SUPERALLOYS

ＭＯＤＥＬＦＯＲＣＯＡＲＳＥＮＩＮＧＯＦＳＤＡＳＡＮＤＩＴＳＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＩＮＭＵＬＴＩＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＣＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹＳＭＯＤＥＬＦＯＲＣＯＡＲＳＥＮＩＮＧＯＦＳＤＡＳＡＮＤＩＴＳＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＩＮＭＵＬＴＩＣＯＭＰＯ...     

Effect of strontium on columnar growth of dendritic α phase in near-eutectic Al-11.6%Si alloys

For Al-11.6 % Si alloy, the influence of the addition of Sr on the morphology of the dendrite α phase was investigated, and the characteristic parameters of the dendrite α phase, the primary dendrite spacing and the secondary dendrite arm spacing, were also measured. The addition of strontium promotes the columnar dendrite growth and leads to a decrease of both the primary dendrite spacing and secondary dendrite arm spacing with the increase of the content of strontium in the modified near-eutectic Al-Si alloys. It is thought that the addition of Sr leads to a reduction of the solid-liquid interfacial energy of the dendrite α phase, consequently resulting in a decrease of the growth undercooling of dendrite tips. And hence, the nucleation of the equiaxed grains in the liquid in front of the columnar dendrite tips is restrained, thus the addition of strontium in Al-Si alloys promotes the growth of the columnar dendrites. The reduction of the solid-liquid interfacial energy also leads to the decreases in the primary dendrite spacing and the secondary dendrite arm spacing.     

Effect of strontium on columnar growth of dendritic α phase in near-eutectic Al-11.6 %Si alloys

For AI-11.6%Si alloy, the influence of the addition of Sr on the morphology of the dendrite α phase was investigated, and the characteristic parameters of the dendrite α phase, the primary dendrite spacing and the secondary dendrite arm spacing, were also measured. The addition of strontium promotes the columnar dendrite growth and leads to a decrease of both the primary dendrite spacing and secondary dendrite arm spacing with the increase of the content of strontium in the modified near-eutectic AI-Si alloys. It is thought that the addition of Sr leads to a reduction of the solid-liquid interracial energy of the dendrite α phase, consequently resulting in a decrease of the growth undercooling of dendrite tips. And hence, the nucleation of the equiaxed grains in the liquid in front of the columnar dendrite tips is restrained, thus the addition of strontium in AI-Si alloys promotes the growth of the columnar dendrites. The reduction of the solid-liquid interracial energy also leads to the decreases in the primary dendrite spacing and the secondary dendrite arm spacing.     

元胞自动机模型模拟枝晶一次间距的选择

发展了一个元胞自动机模型来模拟定向凝固中枝晶阵列的一次间距选择.在模型中通过采用简化的生长动力学降低了计算复杂度,并给出了判断系统达到稳定态的方法.基于两种一次间距的调整机制--侧枝不稳定性和湮没不稳定性,分别采取两套不同的数值实验方法:一套是种晶数目固定,采用台阶变速方式;另一套是种晶数目改变,抽拉速度恒定.确定了给定的生长条件下枝晶阵列的一次间距的允许范围.模拟结果表明,一次间距的允许范围基本独立于数值实验方法,而允许范围的上限λmax和下限λmin可以一般化地表示为抽拉速度的幂函数.针对丁二腈-2.5%乙醇定向凝固枝晶的生长模拟得出的幂函数参数与文献的实验结果吻合得很好,模拟结果的下限与实验结果下限吻合的程度优于Hunt-Lu模型的下限.     

晶体取向对单晶高温合金一次枝晶间距的影响

在固液界面微单元热量平衡分析的基础上，建立了晶体取向对一次枝晶间距影响的理论模型。该模型表明，一维择优晶体取向与宏观定向凝固方向偏离越远，一次枝晶间距越小，对ＤＤ８单晶高温合金凝固组织尺度的实验研究结果表明，晶体取向对一次枝晶间距的影响趋势和理论模型相吻合，其影响程度和固液界面温度梯度及定向凝固速率有关。模型及实验都表明，提高固液界面温度梯度和定向凝固速率，晶体取向对一次枝晶间距的影响程度减弱。     

定向凝固Sn-36%Ni包晶合金凝固组织特征长度的表征

通过对Sn?36%Ni包晶合金在恒定温度梯度(G=20 K/mm)下进行的一定速度范围内(v=2~200μm/s)的定向凝固实验，研究凝固组织特征尺度随生长速度v的变化；测量包括一次与高次枝晶间距及枝晶尖端半径在内的凝固组织特征尺度。通过实验结果与理论模型的对比，发现凝固组织特征尺度随生长速度的变化关系为：对于一次枝晶间距有λ1=335.882v?0.21,且与 Kurz?Fisher 模型吻合；对于二次枝晶间距有λ2=44.957v?0.277,且与 Bouchard?Kirkaldy模型吻合；对于三次枝晶间距有λ3=40.512v?0.274；对于枝晶尖端半径有R=22.7v?0.36。实验结果表明，λ1/λ2随着生长速度的增加而增加，λ1/λ3的变化明显较λ1/λ2的小，表明三次枝晶具有与一次枝晶类似的生长特征；而λ1/R的比值随着生长速度的增加而由2增加到2.3，变化很小。     

抽拉速率跃迁对定向凝固单晶高温合金DD3一次枝晶间距和微观偏析的影响

采用液态金属冷却高温度梯度定向凝固设备.研究了抽拉速率跃迁对单晶高温合金DD3一次枝晶间距和微观偏析的影响.结果表明,单晶高温合金枝晶一次间距表现出明显的历史相关性.当抽拉速率(或生长速率)分别从600和300μm/s跃迁到100μm/s和直接以100μm/s速率生长时,一次间距分别为56.5,86和111.5μm.而生长速率分别从50和100μm/s跃迁到300μm/s和直接以300μm/s速率生长获得的一次间距分别为109,93和70μm.一次间距值与Hunt-Lu模型预测的基本吻合,但实验结果证明其上限与下限的比值λ_1~(max)/λ_1~(min)>2,与Ma Sahm的预测结果一致.成分分析表明,相同稳态条件下枝晶的一次间距变小.偏析也有所降低.     

客车轴箱铸件在凝固过程中的缺陷预测

客车轴箱在铸造过程中容易产生缩松,气孔等缺陷,运用计算机模拟技术对轴箱在浇注充型过程和随后的冷却过程进行了模拟.通过对固相分数、凝固时间和二次枝晶臂距大小分布的分析,可以看出在充型过程和随后的冷却过程,在轴箱的上部和前端靠近直浇道侧容易产生缩松并且二次枝晶臂距较为粗大.利用模拟的结果与实际铸件进行对比,发现模拟结果与实际吻合较好.