电磁搅拌下铝铜合金初生晶生长机理的初步探讨

通过检测初生固相的晶粒取向，对Al—Cu合金初生晶的生长机理进行初步探讨。结果表明：电磁搅拌下由于液相在枝晶间凝固，因而使得枝晶在二维条件下呈现出一个个独立的晶核；电磁搅拌一定程度上能够抑制枝晶的生长，最终初生固相以团块状聚结在一起。     

PMO对连铸GCr15轴承钢枝晶生长的影响

通过对PMO处理的连铸GCr15轴承钢固/液界面枝晶形貌和微观偏析的观测,探究了施加PMO对铸坯固/液界面前沿枝晶生长的影响。结果表明:PMO作用于固/液界面处,使枝晶间碳富集程度降低,初生相的面积占比增大,一次枝晶间距减小,二次枝晶臂间距增大,且二次臂细长致密,局部枝晶非对称生长。结合PMO的电磁热力效应分析认为,枝晶生长前沿的温度场和溶质场在PMO作用下出现扰动,固/液界面前沿溶质富集减轻,成分过冷度增大,促进枝晶臂生长,导致初生相占比增大;强制对流使液相温度分布均匀,固/液界面处温度梯度增大,故一次枝晶间距减小;由于垂直于拉坯方向的液相温度梯度减小及微区的磁致振荡效应,柱状枝晶的生长方向发生改变,干扰了枝晶间富集溶质的扩散,进而造成了枝晶的非对称生长。     

触变注射成形AZ91D合金组织和拉伸断裂特性研究

通过不同工艺制备的合金的组织特点和性能变化,研究了触变注射成形AZ91D合金的拉伸断裂行为。结果表明,典型触变注射成形AZ91D合金的室温组织主要由未熔固相α-Mg和液相急冷组织构成。未熔固相有类球状、不规则状、包裹液相和内部小液池等4种形态。液相急冷组织包含初生α-Mg固相和共晶相,初生固相较规则,尺寸较小,主要受液相的过冷度影响。当组织变化不大时,孔隙率对合金性能的影响最大,而当孔隙率变化不大时,组织的变化对性能的影响较大,固相率较低和初生固相较细小的试样的力学性能较好。试样拉伸时裂纹主要沿着未熔固相与液相的界面或初生固相与共晶的界面扩展。当固相率较高时,裂纹大部分沿着未熔固相与液相的界面扩展,试样的性能较低;而当固相率较低时,裂纹大部分沿着初生固相与共晶相的界面扩展,并通过β相的桥接进行拓展,性能较好。     

电磁搅拌对镁合金AZ91D初生相形貌的影响及机理

研究了不同电磁搅拌工艺下镁合金AZ91D初生相α-Mg的形成过程及机理。结果表明：在不同的搅拌工艺下初生相的形成过程及机理是不同的。当金属液冷却到固液两相区后开始搅拌时，由于此时已形成大量的树枝晶初生相，影响初生相形貌的主要机制是：搅拌冲击作用使初生枝晶发生弯曲变形直至机械断裂；当金属液温度高于液相线开始搅拌时，主要机制是：搅拌使合金熔体内各处温度均匀，形核可在整个熔体内同时进行，且搅拌使正在生长的初生相枝晶臂大量熔断。此外还对电磁搅拌过程中金属液的受力和流动进行了分析。     

旋转磁场作用下ZA—27合金初生相形貌演变过程及机理

用电磁搅拌法研究了ＺＡ－２７合金初生相在等温和两种搅拌制度下的演变过程及机理。当金属液由液相线以上温度冷却至固液两相区启动电磁搅拌时，影响凝固合金微观组织特征的主要机制是：随搅拌时间的延长，初生枝晶发生弯曲变形，断裂，球粒化和颗粒聚集；当金属液温度高于液相线启动电磁搅拌时，主要机制是初生粒子形核，球形生长和偏聚，分析了由旋转永磁体产生旋转磁场搅拌金属液的机理和特性，以及枝晶在电磁搅拌力作用下弯曲，     

Zn—2.75%Cu合金定向凝固组织及对流的影响

研究了Zn-2.75%Cu合金在传统Bridgeman法和ACRT－B法下定向凝固组织的差别。着重讨论了生长速度和液相强制对流对Zn-Cu包晶定向凝固组织的影响。实验发现,在Bridgeman法定向凝固过程中,生长速度的增加使得液相中的温度梯度减小,一次枝晶间距减小,一次枝晶间距与生长速度和温度梯度的关系式为：λ1=0.6064R^-0.25GL^-0.5。强制对流使得一次枝晶发生分叉和偏转。并且随着对流强度的加大,一次枝晶间距降低,二次枝晶的生长被抑制。包晶反应的存在,使得枝晶的尖端和二次枝晶熔解,造成了固相中枝晶和初生枝晶的差别。     

超声场中金属半固态浆料组织的演化

采用亚共晶ZL101铝合金,研究了不同超声波导入条件下半固态浆料组织演化过程.结果表明,导入超声波时的温度对浆料初生晶粒的形貌影响明显.从640℃开始导入超声波,初生晶粒保持以近球状形式生长;熔体降温至610℃(固相率达0.1后)再导入超声波,初生晶粒逐渐由枝晶向非枝晶转化,120 s后初生晶粒粒状化;冷却至600℃(固相率近0.25后)再导入超声波,最终组织为粒状晶和枝晶混合组织.最后对超声场中半固态浆料组织演化机理进行了分析讨论.     

预变形及液固两相区等温处理对ZA27合金铸态组织的影响

研究了固液两相区等温处理对铸态ZA27合金初生相形貌的影响,结果表明：在固液两相区进行等温处理时,枝晶熔断受固液界面处原子的散控制,提高等温温度、延长等温时间因有利于Zn和Al原子的扩散而促进初生相由枝晶向颗粒状晶演变,预变形促进初生相形貌演变的根本原因在于等温处理时液相沿预变形产生的亚晶界的熔渗。     

Al含量对Ni3Al基IC10合金凝固行为的影响

研究Ni3Al基合金IC10两种不同Al含量合金中初生相的析出温度及析出顺序,确定了两种合金在不同等温温度下固-液两相比例变化。结果表明,低铝合金中(γ+γ′)共晶析出温度比高铝合金下降了20℃,液相线温度提高了5℃,并且失去枝晶间毛细补缩能力温度与固相线之间的温度范围明显缩小,失去枝晶间补缩区的液相量F明显减少,从而使低铝合金浇铸叶片时的热裂倾向降低,合金的可铸性提高。     

半固态A380铝合金浆料凝固过程中显微组织的演变

采用石墨质蛇形通道制备半固态A380铝合金浆料,研究浆料凝固过程中显微组织的演变。结果表明:A380铝合金熔体在蛇形通道内发生一次凝固,在其通道内壁激冷作用和异质形核作用下形成大量的初生自由晶,半固态浆料的剩余液相在收集坩埚内发生二次凝固形成二次非枝晶组织。初生晶粒的游离模型表明一部分初生自由晶直接生长为球晶,其他部分则成长为枝晶,枝晶在"自搅拌"的作用下发生缩颈和熔断,通过"自旋转"在蛇形通道内得到初步球化和熟化。二次凝固形成的二次非枝晶在收集坩埚内得到初步球化和熟化。同时,初生晶粒在收集坩埚内得到进一步球化、熟化和均匀分布,最终制备得到球状晶粒均匀分布的半固态浆料。     

Phase Diagrams in Liquid Phase Sintering Treatments

The fabrication of high performance materials using liquid phase sintering requires an understanding of the underlying equilibrium phase diagram. Although sintering is not an equilibrium process, it does represent an approach to equilibrium; thus, phase diagrams can aid in defining process variables. The basic concepts are organized to indicate the phase diagram features important to successful sintering in the presence of a liquid phase. Example phase diagrams are offered for liquid metal infiltration of porous metal compacts, persistent liquid phase sintering, supersolidus sintering, transient liquid phase sintering, and reactive sintering.     

粘结相相变机制的研究

为了进一步了解粘结相在硬质合金中松弛应力、协调两相应变状态的作用,本文用透射电镜对Co基合金在不同状态下的微观结构进行了观察研究。结果表明:⒈Co相中常见的结构缺陷主要是层错和孪晶。烧结态下以层错为主,淬火态及回火态则两者并存,且孪晶数量大大增加。⒉冷却时粘结相中发生的马氏体型相变是通过层错形核机制由面心立方α-Co逐渐转变成密排六方ε-Co的,两者的取向关系是:(111)α-Co//(0001)ε-Co,[110]α-Co//[2110]ε-Co。⒊孪晶界阻碍了层错的扩展,不利于马氏体相变的进行,增加了α-Co的稳定性。⒋粗略推断,导致ε-Co开始生成的临界层错密度约为每隔75层原子面插入一层层错面,临界层错间距约为15纳米。     

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 普通金相浸蚀方法观察材料的显微组织虽然简洁快速,但它往往只能显示晶界和相界,并且难以有效地区分多于两相的显微组织。特别是低碳贝氏体复相钢组织比较复杂,普通金相浸蚀方法很难满足需要,运用彩色金相技术和电子背散射（Electron Back Scatter Diffraction, EBSD）技术对低碳贝氏体复相热轧钢板产品的显微组织进行相鉴别的研究鲜见报道,笔者在各相定量分析方面进行了一些尝试和探索,并取得了一系列成果和进展。