铜-钢反向凝固复合层厚度变化的数值模拟

根据铜—钢反向凝固复合试验的实际情况，建立了温度场的计算模型，应用ANSYS软件模拟了钢带厚度和预热温度、浸渍复合时间以及钢液温度对钢凝固复合层厚度变化的影响。     

反向凝固法生产H90-钢-H90复合带

研究H90-钢-H90反向凝固复合过程中复合层厚度的变化规律以及复合带的组织和性能，探讨界面结合机理。结果表明：随着浸渍时间的增加，复合层的厚度变化经历了凝固生长、平衡相持和回熔3个阶段，钢带的预热温度越低，获得的最大复合层厚度越厚；H90复合层的组织为等轴晶粒，复合界面处Cu和Fe发生了扩散，而Zn未发生明显扩散，扩散层较薄，约为4μm；复合带的界面结合牢固；不同复合层厚度的复合带，其力学性能略有差异，但均达到GB5213——85所规定的F级深冲钢板的力学性能要求。     

钢-铝界面扩散层长大过程的研究

研究了液-固相轧制条件下钢．铝界面结合强度和扩散层的内部组织，分析了铝液温度和润湿时间对界面强度和扩散层厚度的影响，通过显微镜和电子扫描分析发现液．固相复合工艺制得的扩散层主要成分为FeA13，在钢板预热温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，大约3s后扩散层开始形成，而当铝液温度为。750℃时，扩散层的形成大约需要5s。在钢板温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，复合时间在8s-14s时界面剪切强度较高，而当铝液温度为750℃，复合时间在11s-17s时界面剪切强度较高。扩散层厚度在8pm-14μm之间时，界面剪切强度较高。     

热浸镀法生产的铜包钢线性能研究

以热浸镀法生产的铜包钢线为研究对象，研究了预热温度、铜液温度和复合时间等工艺参数对铜包钢线界面结合强度的影响：测定了不同包覆比的铜包钢线的电导率。结果表明，表面经机械打磨、酸碱洗并助镀卤化物盐溶液的钢线，在400℃预热复合后，钢线与铜层之间的结合效果较好，界面结合强度达到95MPa；铜包钢线的电导率随包覆比的增大而线性增加。     

轴承衬套离心铸造凝固过程的数值模拟

应用ANSYS软件对油膜轴承衬套巴氏合金层离心铸造凝固过程温度场和应力场进行了数值模拟,分析研究了不同的浇注温度和铸型预热温度对凝固过程的影响。结果表明,随着金属液浇注温度和铸型预热温度的升高,金属液凝固速率降低,铸型内部产生的热应力增大,越靠近合金层的地方,热应力越大;铸型预热温度越高,铸型的冷却能力越差;在离心铸造凝固过程中铸型预热温度的影响比浇注温度的影响更大;分析并得出了最佳工艺参数。模拟结果与实际生产相符合。     

温度对钢／铝合金液固相压力复合强度的影响

研究了在钢与铝合金液固相复合过程中，铝合金液态温度，钢板的预热温度以及模具温度对复合强度的影响。结果表明：温度的变化对复合强度的影响很大。单因素展开的结果是：液体温度为７７０℃时，复合强度最高。     

高速钢复合轧辊液固结合过程数值模拟

在试验的基础上,建立了高速钢复合轧辊铸造过程中外层高速钢钢液充型湍流流动及辊芯和外层高速钢液固结合时的三维速度场和温度场的计算模型,模拟了辊芯预热温度对凝固及界面结合情况的影响。结果表明,高速钢钢液在铸型中是从下到上、从两侧的交界面向中间顺序凝固的,但随着辊芯表面预热温度的不同,呈现出不同的特点。在同一截面上,当预热温度较低时,其最后凝固的位置位于工作层金属中间的某一位置,当预热温度较高时,最后凝固的位置位于工作层金属和辊芯之间的界面上。预热温度较低时,两者之间将难以形成冶金结合,预热温度适宜时,两者之间可以形成良好的冶金结合,适宜的辊芯预热温度为1100~1200℃。     

浇铝法制备铜铝复合铸锭时过渡层凝固过程与组织（英文）

采用浇铝法制备铜铝复合铸锭,研究液体铝与固体铜复合过程中过渡层的凝固过程与组织变化规律,结果表明,铜铝复合铸锭中过渡层由α(Al)+α(Al)-CuAl_2共晶、α(Al)-CuAl_2共晶、CuAl_2+α(Al)-CuAl_2共晶和Cu_9Al_4四种组织组成,浇注温度、铜板外表面强制冷却方式以及浇注后到开始强制冷却时间不影响过渡层内组织种类,但过渡层内各种组织占过渡层厚度的比例随工艺参数而变化。过渡层顶部的纯铝最先开始凝固,而后α相以枝晶的方式、CuAl_2相以平面晶或胞晶方式分别从过渡层的两侧向过渡层内生长。铜板外表面冷却强度越强,α枝晶越发达,CuAl_2相越容易长成平面晶。     

金属型壁厚对铸件品质的影响

运用传热学原理计算得出金属型的壁厚与铸件的厚度成正比,与金属液的凝固温度和金属型预热温度的差成反比。金属型壁厚越大,其热容量越大,浇注时靠自身的热容来给金属液降温的能力越强,但其导热热阻大。当型壁厚度超过经济壁厚时,金属型外的冷却方式对铸件的影响较小,因而冷却效果较差。金属型壁厚大,则周向热阻小,因而保温作用较好,只适用于同时凝固。金属型壁薄则与上述情况相反。     

铁基SiC陶瓷颗粒表面耐磨复合材料的研制

采用离心渗铸法,研制了铸铁基SiC陶瓷颗粒表面耐磨复合村料。对金属液的浇注温度、离心力大小、粒子的预热温度和铸型预热温度与复合层厚度的关系进行了较系统的研究,得到了复合层厚度与浇注温度、离心力。粒子预热温度和铸型预热温度的关系方程式和关系曲线。获得了最大复合层厚度与强化相粒度的关系曲线。对影响复合过程的所有因素之行综合分析后,提出了溃散因子、温度因子和结构因子的概念,建立了三者之间的定性关系式,定性地说明了渗铸过程及溃散机理。     

反向凝固母带拉速对结晶器流场影响的数值模拟

在连续统一模型的基础上建立了描述反向凝固结晶器中的流动与传热的数学模型。利用有限差分方法，计算出了反向凝固结晶器中母带厚度的变化规律，随着母带在钢液中停留时间的增加，母带厚度初期迅速增长，中期平衡相持，后期快速回熔；并进一步研究了反向凝固母带拉速对结晶器中流场的影响情况，拉速较小时，紧贴母带的钢液随母带-同运动，对整个流场的影响不大，当拉速较大或拉速变化较大时，部分甚至整个流场都发生了变化。计算结果表明采用数值模拟求解结果与试验数据是吻合的，证明假设合理，模型正确。     

芯材组织对复合钎焊铝箔扩散凝固现象的影响

4343/3005/4343复合钎焊铝箔在钎焊过程中会发生皮材中的Si向芯材渗透的现象,在皮材-芯材界面上的这种效应会影响复合钎焊铝箔的连接性能及力学性能。采用差热扫描(DSC)分析了芯材组织对4343/3005/4343复合钎焊铝箔在钎焊过程中的扩散(等温)凝固现象的影响。结果发现,熔融4343皮材可在605℃保温过程中完全凝固。芯材组织显著影响扩散凝固过程。芯材为细小等轴晶粒组织,605℃保温30min熔融皮材完全凝固。对于粗大长条晶粒的芯材,由于晶界密度小且小角度晶界比例高,会显著降低Si的扩散速度,605℃保温30min后仍保留50%左右的熔融皮材。经120min保温后,熔融皮材才完全凝固。     

多元硬质合金覆层材料力学性能的研究

为提高钢材表面的耐磨损和耐腐蚀能力,以Mo粉、Fe-B合金粉和Fe粉为基本原料,加入WC、Cr3C2、TiC等碳化物硬质相和C、Ni、Cr等合金元素,采用真空液相烧结工艺,在Q235钢基体上制备多元硬质合金覆层材料.对覆层材料进行了洛氏硬度测试及弯曲强度测试,结果表明:CW系覆层材料的硬度达到HRA84.8,是Q235钢基体硬度的2.3倍;CW系覆层材料的弯曲强度值达到1175.52MPa,是Q235钢基体弯曲强度的1.4倍;掺加碳化物硬质相显著提高了Mo2FeB2硬质合金覆层材料的硬度和弯曲强度.利用扫描电镜观察了硬质合金覆层以及覆层-钢基体界面的微观组织结构,发现硬质合金覆层内部组织结构致密,覆层与钢基体之间形成了具有一定厚度的过渡层.     

铸造烧结三元硼化物硬质合金-钢覆层材料

运用铸造烧结技术,在铸钢件表面制备生成了厚度约为3 mm~4 mm的Mo2FeB2硬质合金表面覆层材料。研究分析表明,硬质合金覆层中生成了大量弥散分布的三元硼化物陶瓷硬质相。利用SEM-EDS研究了硬质合金覆层的微观结构和元素分布,并研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布,发现硬质合金覆层与钢基体之间形成了一个具有一定厚度的过渡层,并且两相之间形成了良好的冶金结合。讨论了硬质合金覆层-钢基体之间界面层形成的机理。     

RESEARCH OF THE FEEDING SPEED ADOPTING CORED-WIRE METHOD TO SPHEROIDIZE DUCTILE IRON MELT

For settling the question of feeding speed in applying the cored-wire method to spheroidize ductile iron melt, ANSYS software was applied to simulate the heat transfer and mass transfer, and the melt time of the steel strip in the iron melt was determined by linking the heat transfer and mass transfer, and then the feeding speed was calcufated. Conclusions have been drawn that the iron layer was formed on the surface of the cored-wire during the wire-feeding process. The thickness is 0.073 mm when the temperature of the iron melt is 1500℃, the time from formation to remelting of the iron layer is 0.063 s. When the temperature of the iron melt is below 1500℃, the time taken for the steel strip to melt is rapidly shortened. When the temperature of the iron melt is above 1500℃, the variation amplitude of the steel strip melt change with time is gradually diminished. The melt time of the steel strip is rapidly increased with the increase of the steel strip thickness. When the temperature of the iron melt is 1500℃ and the carbon content is 4%, the melt time of a steel strip, which has a thickness of 0.5 mm, is thrice that of a steel strip whose thickness is 0.3 mm. The calculation results of the feeding speed are basically in agreement with the applied feeding speed in the factory.     

同轴电缆用铜铝复合带中间退火工艺的研究

研究了中间退火工艺对同轴电缆用铜铝复合带力学性能的影响.结果表明,随着退火温度的升高或退火时间的延长,复合带的伸长率先增加后降低.在340℃×3 h退火后,伸长率达到最大值35.80%.温度升高或时间延长都会导致复合带的抗拉强度降低.同轴电缆用铜铝复合带合理的中间退火工艺为310℃×1.5 h.     

Laser surface modification using Inconel 617 machining swarf as coating material

A single-stage, blown powder laser cladding process is used to deposit a protective layer of Ni-based alloy Inconel 617 on mild steel substrates. A Design of Experiments methodology is used to analyse the effects of the major laser cladding processing parameters on the deposited layer characteristics. Layer thickness, microstructure, dilution, elemental composition and corrosion resistance are analysed and correlated with the processing parameters and the overall effectiveness of the protective coating assessed. The work is different in that the protective material, usually in the form of costly powder, is in this case virtually cost-free and simply recycled from machining waste without any costly atomisation or similar process. The results show a number of significant relationships between the processing parameters and the effectiveness of the protective coating. The layer thickness and hardness were found to increase with the mass feed rate and decrease with an increase in laser power. A mainly columnar dendritic microstructure was observed in the clads. There was no evidence of significant bonding defects, trapped unmelted particles or porosity under most conditions. In all samples, the coatings displayed significant higher corrosion resistance than the mild steel sample.     

结晶器喂钢带连铸坯凝固过程的数学模拟

利用旅行薄片微元体能量守恒原理,引入喂钢带相对速度参量,发展了连铸凝固旅行薄片数学模型.采用有限体积法,用Visual Basic语言独立编制源码模拟程序,并对一典型喂钢带的连铸工艺进行模拟分析,得到了连铸坯温度分布和喂进钢带凝固状态的曲线.结果证明,喂进钢带改变了结晶器内温度场的分布和传统的由表及里凝固方式,钢带在结晶器内先凝固后熔化,降低了钢水过热度和铸坯断面温度梯度,使得温度分布更有利于等轴晶结晶过程的进行,有利于铸坯断面形核率的提高.同时该模型也给出了钢带尺寸、拉速和过热度等参数对连铸坯凝固过程的影响.     

铜基体上激光熔覆钴基合金的数值模拟

以黄铜为基材,钴基合金为熔覆粉末,采用预置粉末方式实现激光熔覆加工,对此过程建立三维有限元模型。考虑温度变化对热物性参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件对激光熔覆过程中的温度场和应力场进行了分析。结果表明,激光熔覆过程中的温度场变化是由非稳态到稳态的过程,熔覆层横截面上不同点热循环曲线呈锯齿状衰减;最大残余应力值出现在靠近基体的熔覆层中间位置;在其他工艺参数不变的情况下,扫描速度为8mm/s,熔覆过程的稀释率为11.5%,可以获得良好的冶金结合,并进行了试验验证;利用SYSWELD软件的校核功能,获得了扫描速度为6和10mm/s熔覆过程中较为合适的功率分别为2.96和3.82kW。     

Effect of post-weld heat treatment on joint properties of friction welded joint between brass and low carbon steel

Abstract

This paper describes the effect of post-weld heat treatment (PWHT) on joint properties of copper–zinc alloy (brass) and low carbon steel friction welded joints. The as-welded joint obtained 100% joint efficiency and the brass base metal fracture without cracking at the weld interface, and had no intermetallic compound layer. The joint efficiency with PWHT decreased with increasing heating temperature and its holding time, and its scatter increased with those increasing parameters. When the joint was heat treated at 823 K for 360 ks, it did not achieve 100% joint efficiency and fractured between the weld interface and the brass base metal although it had no intermetallic compound. The cracking at the peripheral portion of the weld interface was generated through PWHT. The cracking was due to the dezincification and the embrittlement of the brass side during PWHT.