高温度梯度定向凝固高温合金单晶初始生长过程非稳态自组织行为

用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置研究宽凝固速度范围内籽晶法制备含细亚结构的ＤＤ３单晶的起动生长段的组织演化与选择特征。试验获得了直径为７ｍｍ的ＤＤ３单晶合金，起动生长段组织演化对界面前沿液相中的温度梯度ＧＬ，系统稳定抽拉速率Ｖ，系统起动时的升速模式及系统干扰等因素的基本依赖关系，并对该非稳态自组织过程的内在控制因素及其形成机制进行了初步的分析。     

单晶高温合金DD3亚结构超细化定向凝固工艺研究EI

利用ＺＭ定向凝固装置研究了镍基单晶高温合金ＤＤ３在高温度梯度（７００～１２００Ｋ／ｃｍ）定向凝固条件下的微观组织演化特征及其对工艺参数的响应函数，结果表明：该合金在高界面温度梯度条件下，柱晶生长速度范围向高速区扩展，从而使单晶亚结构细化成为可能。所得单晶棒中亚结构一次间距可比传统ＨＲＳ法定向凝固籽晶中相应尺度减小５～１０倍。本文还对其组织演化机制进行了分析。     

抽拉速率对一种镍基单晶高温合金凝固参数和凝固组织的影响

研究了不同的铸型抽拉速率对镍基单晶高温合金DD98的凝固参数及显微组织的影响，结果表明，随着抽拉速度降低，固－液界面前沿的温度梯度显著提高，糊状区宽度减小，抽位速度较低时，温度梯度在整个凝固过程中变化比较平稳，提高抽拉速率使DD98合金由胞状凝固转变为枝状凝固，γ′相尺寸减小，并且由不规则形状逐渐变为规则的立方体形状，γ／γ′共晶量增加，共晶中的初生γ′相尺寸逐渐减小。     

铝镍钴定向凝固过程的模拟研究

采用有限元模拟分析方法,模拟铝镍钴磁钢定向凝固过程的瞬态温度场,分析了不同工艺条件下液固界面前沿的温度梯度和生长速度的变化规律.结果表明:随钢水温度的不同,液固界面前沿的温度梯度与生长速度之比在凝固初期呈跳跃性增长,然后其值在2000～6000℃*s*cm-2范围变化,在生长到5～6cm时,该值迅速下降且趋于重叠.模拟结果能为铝镍钴定向凝固工艺优化提供重要参考.     

籽晶法生长高温合金单晶凝固界面研究

研究了籽晶法生长单晶高温合金中固液界面的演变规律。实验结果表明：在籽晶法生长高温合金单晶的起始过程中,凝固系统经非稳态自组织过程达到稳态生长,凝固界面经历了由平界面—胞状界面—枝晶界面的转化过程,胞枝晶间距根据凝固参数及初始形态自行调整,其调整模式主要有竞争淘汰、尖端开裂和高次分枝三种。在生长起始端存在着籽晶与单晶的融合区,融合区的成分取决于籽晶成分和单晶成分。     

单晶铸件凝固过程工艺优化的数值模拟

采用ProCAST软件系统研究了LMC(Liquid Metal Cooling)以及HRS(High Rate Solidification)工艺下,不同工艺参数对单晶铸件凝固过程中纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置的影响。结果表明:HRS工艺受型壳厚度影响很小,型壳表面的辐射散热是HRS工艺的主要影响因素,型壳的导热或者型壳和合金之间的换热是LMC工艺的主要影响因素;提高保温炉温度有利于提高纵向温度梯度;拉速是影响定向凝固最重要的参数,随拉速的增加,单晶铸件的纵向温度梯度先增大后减小,因此,制备不同合金铸件时应当采用不同的拉速;不同浇注温度时,经过10min的静置时间后,单晶铸件的初始温度分布趋于一致,对后续凝固过程影响很小。提出了以纵向温度梯度G∥、温度梯度角θ以及凝固界面位置Rp考察定向凝固工艺参数优劣的标准,纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置是评价定向凝固参数优劣的有效手段。     

单晶连铸凝固过程中的组织演化

单晶连铸是一项新型金属型材制造技术。单晶组织的演化是在引晶初期通过晶粒的竞争生长机制完成的,晶粒的竞争生长过程依赖由传热条件决定的固液界面形状。本文观察了工业纯铝单晶连铸引晶初期的组织演化过程,并通过液淬观察了宏观固液界面形状与单晶演化速度的几何模型,讨论了铸锭尺寸,连铸速度及固液界面形状因子对单晶演化速度的影响。研究表明,铸锭尺寸越大,完成单晶演化所需时间越长,提高连铸牵引速度和界面形状因子,有     

DD6单晶精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟

针对单晶高温合金精铸薄壁试样制备困难的问题,建立了薄壁板形试样的有限元模型,采用ProCAST数值模拟的方法模拟DD6单晶精铸薄壁板形试样的定向凝固过程,研究了几何形状和工艺参数对定向凝固过程中温度场、温度梯度场及糊状区的影响。结果表明:薄壁板形试样中间部位工作端的温度梯度在60~65℃/cm范围内,糊状区固相线较为平直,液相线的位置在近炉壁一侧较低,远炉壁一侧较高。几何形状对单晶高温合金试样定向凝固过程有重要影响,提高浇注温度或降低抽拉速率有助于薄壁板形试样固液界面前沿液相温度梯度增大、糊状区宽度减小。单晶高温合金精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟结果与实际浇注结果吻合,凝固过程数值模拟为单晶精铸薄壁试样的制备提供了技术支持。     

温度梯度对Ti-45Al合金定向凝固组织演化影响的数值模拟

采用基于溶质扩散控制模型结合CA方法对Ti-45Al合金定向凝固过程中温度梯度对显微组织演化影响进行了数值模拟.模拟结果表明,随着温度梯度增加,凝固形态经历了树枝晶→胞/枝混合结构→粗胞晶→细胞晶→超细胞晶的转变,而一次胞/枝晶臂间距随着凝固组织变化不断减小.此外,温度梯度很高时,固液界面处溶质富集程度很小,界面处出现溶质截流.     

金属基复合材料中陶瓷颗粒的微观分布

一、前言 金属基陶瓷颗粒增强复合材料的力学、物理性能不仅与颗粒尺寸、加入量及宏观分布有关,而且与颗粒的微观分布有关。而微观分布又取决于颗粒在制备过程中马固液界面的交互作用。 60年代,国外一些学者以水和有机物为对象,研究颗粒与固液界面的交互作用,即颗粒在固液界面前沿的行为。Ohlmann和Numann是其中的典型代表,他们建立了关于颗粒被固液界面吞陷的临界生长速度判据;当固液界面的生长速度高于临界生长速度,颗粒将会被固液界面吞陷,在微观分布上表现为颗粒分布在初晶内。Stenfanscu考虑到实际复合材料在凝固过程中熔体的粘度、颗粒与液体的热导率、界面前沿的温度梯度等因素的影响,也建立了临界生长速度判据,并且采用定向凝固的方法研究了界面前沿的温度梯度、凝固速度与颗粒微观分面的关系。然而由于影响固液界面行为的因素较多,建立包含所有因素并能确切反映颗粒分布规律的模型十分困难,Zubko和Surrapa等分别提出了热导率判据、热扩散比判据等经验判据。D.Lloyd认为,用理论判据分析实际复合材料中颗粒与固液界面的交互作用尚有一定的困难,而采用经验判据较为合适;对于SiCp/A复合材料,能够满足热导率判据,热扩散比判据中关于颗粒被吞陷的条件,但在他制备的SiCp/Al复合材料样品中未发现