硅铝合金材料在不同凝固条件下凝固组织分析

铸造工艺会直接影响材料的力学性能和组织,基于计算机模拟的实验装置对不同铸造工艺条件下硅铝合金材料进行凝固组织分析。研究发现:保温温度越低,等轴晶区的转变位置就会越小,等轴晶区的晶体会增大,等轴晶区的晶体形核率会提高;不同的冷却条件会产生不同的冷却组织,在水冷和油冷条件下比在空气冷却的条件下产生组织的等轴晶区的晶体变大,等轴晶区的晶体形核率会有一定程度的提高,等轴晶区的转变位置也会增大,水冷条件比油冷条件更为明显。     

不同冷却条件下的钢锭凝固过程模拟

应用凝固模拟软件模拟不同冷却条件下的钢锭凝固过程,结果表明：应用水冷钢锭模可以改变传统的钢液冷却方式,在提高钢锭质量的同时大大缩短钢液凝固时间,有效提高生产节奏。     

真空浇注条件下镁合金石膏型压力凝固的研究

研究真空浇注条件下镁合金石膏型压力凝固过程中浇注温度、真空度对镁合金流动性的影响及凝固压力、操作时间与镁合金拉伸性能的关系.结果表明,高真空度和高浇注温度条件下,可使镁合金液在石膏型中获得很好的充型.铸件凝固过程中,凝固压力越高,操作时间愈短,得到的铸件组织越致密,拉伸性能愈高.     

真空吸铸AZ61A镁合金的亚快速凝固行为研究

设计了真空吸铸急冷法制备镁合金小尺寸薄片铸件工艺装置,实现了镁合金AZ61A的亚快速凝固.研究分析了亚快速凝固条件下镁合金凝固态组织的特点及其亚快速凝固行为,并与常规凝固镁合金进行了比较分析.结果表明:亚快速凝固过程中,极快的冷却速率使得熔体凝固过程中固/液界面推移的速率很快、局部凝固时间很短,抑制了溶质元素扩散,使其很大程度上固溶于基体组织中;镁合金的晶粒尺寸较常规凝固试样有了明显细化,晶粒度只有几个微米,且随着冷却速率的增加,其尺寸不断减小;提高了铸件成分及组织的均匀性,凝固态组织中析出的3-Mg17Al12相极少甚至消失,最终形成以过饱和c-Mg固溶体为主相的亚快速凝固组织.     

530 t特大型真空钢锭凝固过程热传递特性研究

通过实测530 t特大型真空钢锭的散热条件,根据热平衡建立模型并计算该钢锭的凝固时间和凝固后钢锭表面以及径向温度分布,结果与经验公式和实际生产测量结果吻合.     

铸钢锭在轻压环境下的凝固组织及中心偏析问题研究

通过化学分析、热酸腐蚀的方法对铸坯进行分析,对厚度方向上的铸坯元素分布情况及不同凝固结构组织的偏析样貌进行定量、定性分析。结果表明,轻压环境下,钢坯的中心柱状晶结构组织及等轴晶结构组织都能得到较小的偏析度。钢坯为中心柱状晶结构组织时,对钢水过热度及压下量进行适当的调整可使得到的偏析度较低及其评级较好。     

冒口保温条件对大型钢锭凝固过程影响的数值模拟

为了优化大型钢锭的浇注工艺,以铸造数值模拟软件为模拟平台,通过建立基于0,50,100,200,300和500mm不同的发热剂厚度的数学模型来研究冒口保温条件对175t大型钢锭凝固过程的影响.模拟结果表明:随着发热剂厚度的增加,钢锭最后凝固区域更易向冒口补缩,缩孔“V”形开口逐渐增大;发热剂加至一定厚度时,钢锭内部缩孔不再发生明显变化;300mm是最佳的发热剂厚度.     

电磁搅拌对3003/8090铝合金复层铸锭凝固组织的影响

采用静态铸造工艺制备了3003/8090铝合金复层铸锭,研究了电磁搅拌对3003/8090铝合金复层铸锭界面形貌的影响。采用扫描电镜及电子探针对复层铸锭界面凝固组织及元素分布进行了系统的测试。结果表明,电磁搅拌使8090合金组织明显细化,溶质在晶界处的富集减少,并促使结合界面前沿处柱状晶的生长向逆流方向偏转,但对结合处界面的成分分布几乎没有影响,有/无电磁搅拌的情况下,扩散层厚度均约为90μm,其中过渡固溶体层厚度约为50μm。     

冷却条件对铜镍合金凝固行为的影响

为研究冷却条件对铜镍合金铸件质量的影响,在对铜镍合金铸造工艺分析的基础上,引用传热-流动一应力耦合的铸造模拟软件PROCAST对不同的冷却条件下铜镍合金的凝固进行缺陷和温度场分布数值模拟,并根据模拟结果,结合实验分析了不同冷却条件下铸件质量,确定了铜镍合金凝固过程中较为合理的冷却条件.提高了铸件质量.模拟结果表明:在钢模加保温冒口浇铸条件下,铜镍合金铸件的质量最佳.     

真空熔炼氩气保护下连续定向凝固铜管的制备技术

采用自行研制的真空熔炼、氩气保护连续定向凝固设备制备出具有连续柱状品组织的铜管铸坯,分析了铜管铸坯生产中熔体温度、连铸速度、冷却水量,结晶器等对其的影响.分析了在连续定向凝固过程中组织的淘汰机制.实验结果显示,合理参数范围分别为熔体温度1 130～1 170℃、牵引速度20.8～70.0mm/min、冷却水量800～1 000L/h、真空度6.6～20Pa.     

VAR工艺参数对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固行为的影响

采用真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺制备Ti-10V-2Fe-3Al铸锭,研究了熔炼电流和搅拌磁场等工艺参数对铸锭凝固行为的影响,并对真空自耗电弧熔炼过程中起弧、熔炼、补缩等阶段的凝固组织及熔池形貌进行了分析。结果表明,在未加搅拌磁场时,熔池较窄,铸锭组织粗大,而施加搅拌磁场后,熔池变宽且旋转明显,铸锭宏观组织中的晶粒变小;随熔炼电流增大,熔池加深,凝固组织中的晶粒变得粗大。     

U-2Nb合金凝固过程的计算机模拟

用ViewCast软件对U-2Nb合金管形铸件的凝固过程进行了计算机模拟,初步分析了夹杂、疏松缺陷形成的原因.采用具有一定温度梯度的铸型温度初始条件以及经最小二乘法拟合的热物性参数.充型过程的速度矢量图表明,顶注式使金属液呈现紊流特征,造成夹杂物在铸件内随机分布;温度场的变化表明,铸件自下而上顺序凝固,计算温度值与实测温度值符合较好;由于U-Nb合金具有较宽凝固温度区间,在凝固过程中因枝晶阻碍液体金属的流动而不能有效地补缩,容易产生疏松缺陷,模拟预测的疏松缺陷定性地与实际铸件经过γ射线无损探伤结果一致.     

一种改进的模拟凝固微观组织的宏微观耦合模型

按照复杂性研究思想，将元胞自动机理论和金属凝固理论相结合，建立了模拟凝固微观组织演变的宏微观耦合模型Micros CA-Solidification。与原有元胞自动机模型相比，该模型考虑了溶质再分配和液相中溶质扩散机制，考虑了成分过冷、曲率过冷及界面各向异性对枝晶尖端局部过冷度和界面平衡温度的影响，可较细致地模拟晶粒的结构和形态转变。     

7050铝合金大铸锭半连续铸造过程数值模拟

利用大型有限元软件MSC.marc,建立了7050铝合金大铸锭的半连续铸造热-力耦合有限元模型,模型采用8节点六面体单元,考虑了凝固时的液-固相变以及凝固潜热的影响,定义了半连铸过程复杂的边界条件,分析了不同的铸造速度对温度场、应力场的影响规律.计算结果显示,降低铸造速度,可以减小铸锭内层和外层冷却速度的差别,降低铸锭表层拉应力,有利于促进铸锭的成形,减小产生裂纹的倾向性.     

高功率超声外场下7050合金中的显微疏松

通过对超声波发生器的优化,研究了高功率超声波对7050铝合金铸锭中显微疏松形成的影响.试验结果表明,高功率超声处理的铸锭的组织更加致密,声流效应更加显著.在试验所用超声功率范围内,超声功率为2600W时除气效率最高,抑制显微疏松形成的效果最佳,铸锭中横截面处显微疏松百分比减少了30.4%-56.3%,中心显微疏松的百分比也减小了31.1%-53.3%,这表明高功率超声振动能极大降低显微疏松的形成.     

空心钢锭锭型结构对空心钢锭凝固过程的影响

对空心钢锭凝固过程的温度场进行了有限元分析 ,对不同锭型结构的芯部换热系数、耐火材料厚度对最终凝固位置、内筒壁最高温度及缩孔疏松的影响进行了对比 ,并讨论了耐火材料典型部位的温度随凝固时间的变化     

高压作用下合金凝固的研究进展

综述了高压作用下合金凝固的研究现状,重点介绍高压作用下晶粒形核、长大模型、溶质扩散等理论模型,以及高压在材料制备中的应用,最后对高压作用下的合金凝固过程的研究进行了评价与展望.     

Numerical Simulation of Titanium Alloy Ingot Solidification Structure during VAR Process Based on Three-Dimensional CAFE Method

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成。该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型。在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成。对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好。当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭顶部的柱状晶被很好地呈现。最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒。     

铝合金真空吸铸加压凝固技术研究

在自行研制的真空吸铸加压凝固铝合金铸件浇注设备试验的基础上,分析了真空吸铸加压凝固的特点,针对有代表性的复杂铝合金铸件,分析该类铸件浇注系统设计的原理和浇注工艺参数的确定方法,研究了１种适合于大型复杂铝合金铸件制作方法。     

基于ProCAST真空条件下钛合金熔模铸造的探究

介绍了有限元软件ProCAST模拟的基本数学模型,为研究真空状态以及浇注温度对铸件质量的影响,利用ProCAST软件预测了钛合金熔模铸造实例中可能出现的宏观缩孔缺陷和氧化夹杂的位置.结果表明,真空条件下钛合金金属液流动速度加快,有利于充型,且能降低铸件的氧化夹杂含量.随着浇注温度的提高,金属液的充型能力得到改善.但过高的浇注温度会导致晶粒急剧长大,在本试验条件下,最佳浇注温度为1 850℃.