熔体热稳定处理对定向凝固Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金组织和性能的影响(英文)

通过改变定向凝固前的保温时间,研究热稳定处理对定向凝固Ti-46Al-0.5W-0.5Si(摩尔分数,%)合金组织和性能的影响。在稳定的温度梯度下(G=20K/mm),定向凝固启动前试样分别保温5、15、30、45和60min,然后试样以恒定的速度(v=30μm/s)进行定向凝固实验。测量定向凝固组织的一次枝晶间距(λ1)、二次枝晶间距(λ2)、层片间距(λL)和显微硬度(HV),并分析这些参数与热稳定处理时间(t)的关系。λ1、λ2和λL的值随着t的延长而增大,而HV则随着t的延长而减小。在定向凝固启动前,延长热稳定时间有助于获得良好的定向凝固组织,然而,过长的保温时间则会降低合金的力学性能。因此,需要优化定向凝固前的热稳定处理时间。根据实验结果,在当前实验条件下,定向凝固前热稳定处理时间选择30min,既能够获得良好的定向凝固组织,又能保持合金较高的力学性能。     

冷坩埚连续熔化与定向凝固Ti50Al合金的温度场计算(英文)

为了优化工艺参数和实现定向凝固,计算不同参数条件下的冷坩埚连续熔化与定向凝固Ti50Al(摩尔分数,%)合金的温度场。模型中的连续铸造通过识别运动单元的不同位置而实现。结果表明,在功率为52kW和抽拉速度为3.0mm/min时,送料棒在200s时可以完全熔化,在300s时具有一定的过热度。当功率为52kW时,随着抽拉速度从1.2mm/min加快到6.0mm/min,送料棒的过热度和熔区都减小,并且固-液界面变凹,其中在6.0mm/min时,送料棒不能被完全熔化。当抽拉速度为3.0mm/min时,随着功率从48kW增加到58kW,固-液界面位置变低且变凹,当功率为48kW时,送料棒不能被完全熔化。当抽拉速度和功率配合恰当时,可以实现冷坩埚连续熔化与定向凝固TiAl合金。     

结构对连续熔化与定向凝固用冷坩埚磁场的影响(英文)

为了提高连续熔铸与定向凝固用冷坩埚的工作效率和优化结构设计,基于实验验证,建立了不同结构的电磁冷坩埚的3D有限元模型,并研究了坩埚结构对其内部磁场的影响规律。电磁冷坩埚的结构变量包括坩埚内径、坩埚壁厚、开缝形状以及水冷铜环。结果表明:随着坩埚内径的减小、开缝宽度和横截面积的增大以及水冷铜环的去除,坩埚内分瓣中点和开缝处的磁场随之增强。此外,当外径一定时,存在一个最差的坩埚壁厚使得坩埚内磁场值最低。     

Structure defect prediction of single crystal turbine blade by dendrite envelope tracking model

The structure defects such as stray grains during unidirectional solidification can severely reduce the performance of single crystal turbine blades. A dendrite envelope tracking model is developed for predicting the structure defects of unidirectional solidification turbine blade. The normal vector of dendrite envelope is estimated by the gradient of dendrite volume fraction, and the growth velocity of the dendrite envelope （dendrite tips） is calculated with considering the anisotropy of grain growth. The solute redistribution at dendrite envelope is calculated by introducing an effective solute partition coefficient. Simulation tests show that the solute-build-up due to the rejection at envelope greatly affects grain competition and consequently solidification structure. The model is applied to predict the structure defects （e.g. stray grain） of single crystal turbine blade during unidirectional solidification. The results show that the developed model is reliable and has the following abilities： reproduce the growth competition among the different-preferential-direction grains; predict the stray grain formation; simulate the structure evolution （single crystal or dendrite grains）.     

Microstructures of rapidly solidified Al-In immiscible alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｂｉｎａｒｙｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈａｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙｇａｐｗｈｉｃｈｈａｖｅｂｅｅｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｓｄｅｓｉｒ ａｂｌｅｆｏｒｍａｎｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ,ｓｕｃｈａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ ,ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃ ｔｏｒｓ,ａｎｄｓｅｌｆ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｓ[1～ 3] .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕ…     

用铜模快冷法制备均质Al—In过偏晶合金

采用铜模快冷工艺制备了均质的Al-In过偏晶合金，分析了合金熔配过程、合金成分以及冷却速率对显微组织的影响。研究结果表明，对于质量分数不大于30％In的合金成分，1173K时保温40min以上时可得到均匀的单一合金熔体。采用铜模快冷方法可以得到第二相颗粒均匀分布的至少4mm厚的均质合金薄板。In颗粒尺寸分布具有双峰分布形式。随着In含量的增加或薄板厚度的增大即冷却速率的降低，In颗粒的平均尺寸增大。     

Ti对Nb-Si合金组织及力学性能影响

以Nb-18Si合金为研究对象,采用真空非自耗电弧炉制备Nb-18Si-xTi(x=0,16,20,24)合金,研究了Ti对Nb-Si合金组织及力学性能影响。结果表明,Ti元素能增大Nb-18Si-xTi合金中Nbss相的尺寸,减少其体积分数,使合金成分接近过共晶成分区,形成粗大连续的Nb_3Si相。Ti可促进Nbss+Nb_5Si_3共晶组织形成,为共析转变提供了形核衬底,从而促进了电弧熔炼态合金中Nb_3Si相发生共析转变,形成Nbss+α-Nb_5Si_3共析组织。Ti添加降低了Nb-Si合金的显微硬度,同时由于生成初生Nb_3Si相,Nb-Si合金的室温压缩强度提高。     

反应性金属的熔炼技术

回顾并对比了熔炼反应性金属的各种方法，着重介绍了冷坩埚感应熔炼过程的特点及存在的问题，并给出了作者利用冷坩埚真空感应熔炼钛铝基合金的一些研究结果。     

TiAl金属间化合物的定向凝固和晶向控制

在航空航天及能源领域有重要应用价值的TiAl基合金，由于其γ α2片层结构的特点，采用定向凝固技术控制片层方向可以更好地发挥其潜能。从相与组织选择及晶体择优生长特性角度，讨论了具有包晶反应的高温γ-TiAl合金的定向凝固与晶向控制，分析了晶向控制中引晶、合金化、调节成分与凝固参量及它们的综合作用所得到的结果与存在的问题，并提出了此领域今后应注意的方面。     

电磁技术在铸造中的研究与应用

介绍了利用电磁场与金属相互作用产生的焦耳热效应和洛仑兹力效应，以及用于铸造的几种电磁加工技术，包括感应加热技术、电磁搅拌技术，电磁雾化技术，电磁约束成型技术，薄壁件移动磁场铸造技术，熔体输送技术等，这些技术在21世纪的绿色集约铸造中，将占有重要地位。