稳定电渣感应连续定向凝固过程的途径与试验研究

通过对电渣感应加热铸型法连续铸造过程的传热理论分析，建立了电渣感应连续定向凝固过程中相关因素之间的关系式，并以此为基础，探讨了稳定电渣感应连续定向凝固过程的途径。以铸铁为材料的试验结果表明，计算结果与试验结果基本吻合     

连续定向凝固设备的设计和制造

连续定向凝固技术是将连续铸造和定向凝固结合在一起而发展起来的技术。课题组原有一套电渣感应连续定向凝固实验装置 ,由于功率的限制 ,该装置只适合于低熔点金属的连续定向凝固 ,因此 ,需要对现有设备进行改造以适应对高熔点金属连续定向凝固的研究。本文根据连续定向凝固原理 ,在原有设备的基础上 ,对原有设备进行了改造。改造后的加热系统、牵引系统以及冷却系统能够生产出高熔点金属的连续定向凝固拉棒     

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。     

工艺参数对电渣感应连续定向凝固组织稳定性的影响

电渣感应连续定向凝固组织稳定性主要取决于结晶器壁内温度与金属熔体的温度梯度，工艺参数的相互配合是获得理想凝固组织的关键；固液界面形状可用其形状因子Ｘ＝１０＾－４ψＢＴＸＣ／（ａＶ）来表示，利用Ｘ可实现对凝固过程中固液界面形状进行监测 。     

电渣重熔连续定向凝固Rene88DT合金组织与偏析行为（英文）

利用电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)成功制备了Rene88DT高温合金铸锭。借助于金相显微镜,带有能谱的扫描电镜以及透射电镜,对电渣重熔连续定向合金Rene88DT铸锭进行分析,并与传统电渣铸锭进行了对比。研究结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金Rene88DT铸锭消除了最为严重的中心偏析,中心偏析在传统电渣铸锭中是普遍存在的,这种偏析存在于柱状晶与等轴晶交界处或者柱状晶之间相互交界面处。此外,电渣重熔连续定向凝固合金二次枝晶间距较传统电渣铸锭小,析出相尺寸也较小。由于微观偏析程度的降低,使得合金在经过1200℃,24 h后的热处理即可达到均匀化效果。夹杂物统计结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金夹杂物最大尺寸为5.89μm,与传统电渣合金和粉末合金相比夹杂物数量降低60%。电渣重熔连续定向凝固合金宏观偏析和夹杂物水平的降低可提高热加工塑性,为铸和锻工艺实施提供基础。     

电渣重熔连续定向凝固Rene88DT合金组织与偏析行为

利用电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)成功制备了Rene88DT高温合金铸锭。借助于金相显微镜,带有能谱的扫描电镜以及透射电镜,对电渣重熔连续定向合金Rene88DT铸锭进行分析,并与传统电渣铸锭进行了对比。研究结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金Rene88DT铸锭消除了最为严重的中心偏析,中心偏析在传统电渣铸锭中是普遍存在的,这种偏析存在于柱状晶与等轴晶交界处或者柱状晶之间相互交界面处。此外,电渣重熔连续定向凝固合金二次枝晶间距较传统电渣铸锭小,析出相尺寸也较小。由于微观偏析程度的降低,使得合金在经过1200℃/24h后的热处理即可达到均匀化效果。夹杂物统计结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金夹杂物最大尺寸为5.89微米,与传统电渣合金和粉末合金相比夹杂物数量降低60%。电渣重熔连续定向凝固合金宏观偏析和夹杂物水平的降低可提高热加工塑性,为铸&锻工艺实施提供基础。     

新型真空熔化定向凝固装置的研制

对真空感应熔炼与双区加热结合在一起的定向凝固装置的可行性进行了研究，并研制出一套新型真空熔化定向凝固装置。该装置的主要特点是：（１）可定向凝固出较大尺寸的样品；（２）兼有熔炼和定向凝固的功能，熔炼好的合金液能自动底注到加热器内的型壳中；（３）定向凝固部分采用了先进的双区加热技术，既提高了温度梯度又减少了合金元素的烧损；（４）抽拉速度能在很大范围内调节。     

过共晶高铬铸铁的定向凝固

在高铬铸铁的凝固过程中,凝固速度的变化会影响初晶碳化物和共晶碳化物的析出,并由此影响高铬铸铁的硬度、强度和耐磨性。试验利用定向凝固装置,研究凝固速度对初晶碳化物体积分数的影响及凝固速度与共晶高铬铸铁的宏观硬度、抗拉强度及耐磨性之间的关系。试验研究得出定向凝固过共晶高铬铸铁的磨损量仅为普通高铬铸铁的三分之一。     

冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚，更优控制工艺参数，获得冶金质量良好的铸棒，本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V温度场进行计算。根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件；采用抛物线逼近确定驼峰形状；对运动单元所处位置的识别实现连铸过程。对功率52kW、速度为3mm／min的条件下进行计算。结果表明，料棒在45s时开始熔化，在70s时形成驼峰，然后熔体获得一定的过热度，形成凝壳，在115s熔体达到最高温度；抽拉过程中上送料能完全熔化，温度场基本稳定，凝固界面的形状和位置基本不变，凝固界面的形状为中间平直、两端上翘，传热基本以轴向传热为主。相同条件下进行实验，实验结果与计算结果相符合，从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的。     

一炉双流连续定向凝固方法

阐述了自制的一炉双流连续定向凝固装置的原理及特点，对不同拉速下纯铝铸锭的表面状态及凝固组织进行了研究。结果表明，拉坯速度慢或固液界面靠近结晶器出口处，表面质量好；拉坯速度增加，柱状晶的数目经历由少增多的过程。     

专利

定向凝固的铸造方法及其装置,大口径铜管连铸工艺,曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺及其专用装置,大型阀体类零件剪切挤压成形法,发动机、燃气轮机用大型安装边整体锻造工艺。     

铬、硅对铸铁灰——白凝固的影响

作者用定向凝固技术研究了铸铁的灰白转变过程,证实铬的石墨化能力与硅大致相等而方向相反,铬的稳定碳化物的能力主要不是来自增大碳在铸铁中的溶解度,而是来自缩小两个共晶温度的间隔.根据定向凝固的数据,画出了铬对两个共晶温度影响的曲线.并用电子探针对铸铁共晶凝固组织的边界进行了研究,铬和硅两个元素在灰口组织中的偏析与在白口组织中的偏析方向相反.对关于铸铁灰白转变机理的几种理论进行了归纳,并介绍了碳在铁水中以碳质聚合物存在的理论.     

RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响

采用液态金属冷却的高温度梯度定向凝固设备,研究了RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响.研究表明,稀土主要位于高铬铸铁的基体组织中,随凝固速度的增加,稀土在基体中的含量增加;稀土对高铬铸铁定向凝固组织中的碳化物具有细化作用,并随凝固速度的增加,定向凝固高铬铸铁组织细化程度提高,同时稀土的加入使高铬铸铁的抗拉强度明显提高.     

纯铝连续定向凝固铸锭的组织与性能

本文采用自制的连续定向凝固装置考察了纯铝连续定向凝固铸锭的组织、性能及变形特点,并研究了混合稀土Re对铸锭性能的影响。研究表明,利用连续定向凝固装置可以连续获得任意长度,具有定向凝固柱状晶组织的纯铝铸锭,该铸锭具有较高的韧性与低的加工硬化系数。加入微量Re(<0.3％)可以较明显地改善铸锭的性能。     

定向凝固条件下亚共晶铸铁凝固特性的研究

用定向凝固方法,对亚共晶成分铸铁的凝固特性进行了研究。结果表明,当铸铁按稳定系凝固咸灰口铁时,先共晶奥氏体枝晶的数量和发达程度随凝固速度的增大面增加。面当铸铁按介稳系凝固成白口铁时,先共晶奥氏体枝晶的数量和发达程度都基本上不随凝固速度的变化面改变。分析指出,灰铸铁的共晶凝固温度随凝固速度的增大面降低,而白口铁很难过冷,其共晶凝固温度基本不变．     

定向凝固技术的发展与应用

定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列，获得定向及单晶组织结构，从而大大改善材料的力学和物理性能。综述了传统定向凝固技术的发展，对几种新型定向凝固技术以及连续定向凝固技术进行了评述。从定向凝固技术的演化过程看，是温度梯度不断提高，冷却速度不断加快的过程。介绍了定向凝固技术在材料制备中的应用。     

区熔式定向凝固技术对7075铝合金微观组织和硬度的影响研究

采用Bridgman定向凝固系统对7075铝合金进行区熔式定向凝固试验,研究了感应加热温度(887～998℃)、拉伸速率(20～50μm/s)对凝固组织及硬度的影响。结果表明,7075铝合金定向凝固后,组织由原始枝晶形貌转变为等轴或近等轴柱状晶;当感应加热温度998℃且拉伸速率40μm/s时,得到的柱状晶形貌稳定,尺寸均匀,硬度最高。在参数范围内拟合的感应加热温度与试样硬度的线性关系式为HB=0.055T+15.5(T为温度)。     

定向凝固高铬铸铁Cr28的组织和腐蚀磨损性能

研究了定向凝固工艺制备的高铬铸铁Cr28的组织和性能,并将其与普通砂型铸造制备的高铬铸铁Cr28及Cr15Mo3进行比较。结果表明:本实验中所采用的简易定向凝固工艺能够实现高铬铸铁碳化物的定向排列,且与激冷面距离不同处,碳化物形态、分布和平均间距不同;在高温热强碱冲蚀磨损实验中,垂直于磨损面定向排列且分布较均匀的碳化物能使定向凝固高铬铸铁具有更好的耐磨蚀性能,碳化物平均间距λ在16~17μm之间时其耐磨蚀性能最佳;相对硬度而言,定向凝固得到的定向排列的碳化物对材料耐磨蚀性的影响更为突出。     

包晶合金定向凝固过程中的对流效应及带状组织形成机制Ⅰ.实验结果

利用电阻加热和感应加热Bridgman定向凝固系统对非小平面包晶系模型合金Fe-Ni合金进行系统的定向凝固实验研究,探索2种常规定向凝固条件下对流对包晶合金定向凝固过程中带状组织和宏观偏析的影响规律.发现在高G/V定向凝固过程中,对流使包晶合金定向凝固过程中轴向和径向形成严重的宏观偏析,从而使组织演化异常复杂且难以达到...     

Fe-Cr-C过共晶原位生长复合材料定向凝固的研究

采用液态金属冷却的定向凝固设备，研究了过共晶高铬铸铁（2．96％C-27．22%Cr）原位生长复合材料的定向凝固组织和性能。结果表明，初生碳化物和共晶碳化物均为M7C3型碳化物；初生碳化物以包抄方式生长，逐渐形成闭合六边形环状；随着凝固速度的增加，初生碳化物的大小和体积分数均减小；初生碳化物横截面的显微硬度为2000HV左右，纵截面为1450HV左右；随着凝固速度的增加，抗拉强度呈马鞍型变化，当凝固速度为15μm／s时，抗拉强度最大，可达1913MPa。