变速生长条件下Al—Cu合金的定向凝固枝晶组织

应用改进的定向凝固装置研究了Ａｌ－２ｗｔ－％Ｃｕ和Ａｌ－４ｗｔ－％Ｃｕ合金在阶嗾和不同加速度线笥变速生长条件下，定向凝固组织的动态转变实验结果表明：尽管定向生长的胞－枝晶动态转变过程随加速度的降低而减缓，但胞晶组织都是在经历了一定的胞晶形貌扰动之后才发生快速失稳，分枝累化并向枝枝晶组织过渡。     

电磁搅拌对Al-5 wt%Cu初生相形貌的影响

采用电磁搅拌法研究Ａｌ－５ｗｔ％Ｃｕ合金在连续冷却条件下的凝固组织,分析初生相形成过程,结果表明,熔体中的初生相来源于型壁上枝晶游离和熔体内部形与生长;受电磁搅拌影响,初生相由树枝晶逐步演化为块状或粒状晶,在连续冷却条件下初生相并不能完全粒状化;电磁搅拌对非枝晶组织的聚集与分散具有双重作用。     

定向凝固Al2O3／Al—4.5Cu复合材料显微组织与合金元素的分布

利用ＺＭＬＭＣ定向凝固装置,研究了Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－４．５Ｃｕ金属基复合材料在不同凝固冷却速度条件下的显微组织和合金元素分布的变化,实验结果表明：当凝固速度ｖ＝１６．７μｍ／ｓ时,Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－４．５Ｃｕ复合材料基体组织为胞状晶,胞状晶中无颗粒存在;当ｖ＝４９．８μｍ／ｓ时,基体为树枝状晶,颗粒在枝晶中均匀分布,一二,次枝晶间距随着凝固速度的提高而减小。     

亚快速凝固中枝晶→细胞晶转变的理论研究

从柱形界面稳定性出发，考察近端产界面的充分条件，并将其失稳与枝晶向细胞晶转变相对应，从而建立了亚快速凝固过程中枝晶→细胞晶转变的判据。该判据所得Ａｌ－Ｍｎ合金枝→胞转变临界值与实验结果吻合。     

利用重熔控制技术细化铸件晶粒组织

应用重熔／液淬技术研究了铸态Ａｌ－２１％Ｃｕ和Ａｌ－２８％Ｃｕ合金的梯度熔化，以及铸态Ａｌ４．５％Ｃｕ合金的整体熔化行为。研究结果表明：α－Ａｌ枝晶熔化后的液相在一定的温度下存在着大量的枝晶熔化“残片”，这些溶质含量低的枝晶“残片”可以作为合金随后凝固过程的有效结晶晶核。由此进行了高温过热及低温重熔Ａｌ－４．５％Ｃｕ合金在砂型和铝金属型中的凝固对比实验，后者的宏观晶粒组织得到了明显的细化，证明了合金的熔化控制技术可作为细化铸件宏观组织的有效途径。     

Al—4.5Cu单晶定向凝固一次枝晶间距研究

采用Ａｌ－４．５Ｃｕ单晶进行台阶变速定向凝固实验，考察了金属合金中一次枝晶间距随凝固生长速度变化的动态响应规律，结果表明，对于确定的凝固控制参数，稳态一次枝晶间距选择一个较宽的容许分布范围，同时，平均一次间距的选择也是凝固系统所经历的历史显著地相关，实验结果很好支持了Ｈｕｎｔ－Ｌｕｅ提出了枝晶生长一次间距的下限模型。     

Al70—xCu8Fe10Cr12Cex准晶合金的凝固形貌及组织

研究了Ｃｅ对ＡｌＣｕＦｅＣｒ准晶合金凝固特性的影响。结果表明加入Ｃｅ能提高ＡｌＣｕＦｅＣｒ合金的硬度，加入适量的Ｃｅ可细化晶粒；而且固液界面的生长方式随着Ｃｅ含量的增加而明显改变，使合金凝固形貌表现出由胞状晶向胞状枝晶再向树枝晶转变的规律     

熔剂净化对Al－4．5wt％Cu合金过冷及组织的影响

采用盐类熔剂对大体积Ａｌ－４．５ｗｔ％Ｃｕ合金进行净化处理，研究了熔剂净化对Ａｌ－４．５ｗｔ％Ｃｕ合金过冷及组织的影响。通过大量的实验研究证明：粘性熔剂更能有效地去除合金中的异质核心，使合金获得较大的过冷度；随着过冷度的增大，合金的宏观组织由细小的等轴晶逐渐过渡到粗大的柱状晶，其临界转变过冷度为４０℃；二次枝晶间距随过冷度的增大而增大，其转变过冷度为５０℃。     

Al－Cu－Co－Ge十边形准晶单晶的定向生长

利用控制凝固过程的定向凝固技术生长出了直径０．８长１０ｍｍ的Ａｌ－Ｃｕ－Ｃｏ－Ｇｅ十边形准晶单晶．在准晶生长过程中，所有准晶单晶形成了单一取向的择优生长结构，其棱柱的中心轴为十次旋转对称轴．在温度梯度为９５℃／ｃｍ的条件下，随着定向凝固速度的增大，生长界面出现的成分过冷越来越大，从而导致生长界面的扰动也逐渐加剧并使成分偏析，界面形态由平面向胞状和树枝状转化，出现大量非准晶相，最后无法生长出所需要的高质量准晶单晶．     

化学成分对定向凝固Al－Cu合金热裂倾向的影响

本文提出了热裂倾向评定的半定量等级标准，并进行了不同成分Ａｌ－Ｃｕ合金定向凝固热裂试验。理论计算与试验结果比较，证实了化学成分时定向凝固合金热裂倾向的影响符合凝固过程的收缩补偿理论，以及柱晶组织对形成晶间搭桥的影响。     

来流对Al-Cu合金三维树枝晶生长的影响

建立了模拟二元合金树枝晶生长的三维元胞自动机模型,以Al-4%Cu(质量分数)为模型合金,模拟了合金过冷熔体中树枝晶的生长过程,研究了来流对枝晶生长的影响.结果表明,来流对合金过冷熔体中三维树枝晶生长影响显著,迎流侧枝晶尖端生长速度随来流速度的增大而增大,枝晶尖端半径随来流速度的增大而减小;随着来流速度的增大,枝晶尖端选择参数减小;在给定过冷度条件下,随界面能各向异性的增大,来流对枝晶尖端选择参数的影响增强;对于给定的合金(或界面能各向异性),来流对枝晶尖端选择参数的影响随着过冷度的增大而增强.     

强迫对流影响合金凝固过程枝晶生长的数值模拟

利用耦合溶质场与流场的相场模型,对Al-2.5Cu合金等温凝固时枝晶生长过程进行了模拟.研究了强迫对流、扰动强度及各向异性强度对枝晶生长形貌的影响.结果表明,在流场作用下,枝晶呈非对称性生长,上游的生长速度大于下游;对流影响溶质场的分布,将溶质从上游冲刷到下游,使得上游液相中的浓度低于下游;扰动强度越大,诱发的侧向分枝越多,二次枝晶越发达;各向异性强度越大,枝晶尖端的生长速度越快,曲率半径越小.     

快速凝固Al-8wt-％Fe合金中的溶质分布

研究了快速凝固Al-8wt-％Fe合金在不同凝固速度下的胞晶内部成分及溶质分布规律此合金以胞晶形式生长,胞晶界上分布有富Fe亚稳相,在很高的凝固速度下,胞晶尺寸超过特征扩散距离(D/v)的83倍;作者用不同的理论计算了胞晶内溶质平均成分随凝固速度变化的趋势     

基于有限体积法的Al-Cu合金中Cu枝晶生长过程模拟

考虑成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性等因素,将有限体积法与元胞自动机相结合,对枝晶生长过程进行模拟,改进了界面推进和溶质扩散过程的计算.结果发现,过冷度、溶质浓度等因素对于枝晶的形貌和生长速度有着重要影响,而在合金的各种物性参数中,液相溶质扩散系数对于枝晶的生长影响尤为显著.     

基于改进元胞自动机方法的强制对流作用下三维枝晶生长的数值模拟

建立了一种改进的元胞自动机模型来模拟熔体对流条件下的二元合金三维枝晶的生长。模型中考虑了界面能各向异性和溶质扩散对固/液界面推移的影响,在同一套网格中耦合求解质量传输和液相流动方程,从而可以模拟溶质扩散和熔体对流之间的相互作用。使用该模型模拟了一定过冷度条件下,强制对流对Al-7%Si(质量分数,下同)合金三维枝晶生长形貌的影响。模拟结果表明,熔体强制对流导致迎流侧尖端溶质富集层减薄,枝晶生长出现了迎流生长现象。将模拟得到的溶质过饱和度与Oseen-Ivantsov解析解进行对比,当流速较大时两者吻合较好。同时模拟了三维和二维强制对流作用下枝晶生长形貌的演化,由于三维条件下对流使得熔体能够绕过垂直于对流方向的一次枝晶臂主干将溶质带到背流侧,而二维条件下只能绕过垂直方向一次臂的尖端,因此三维MCA模型能更准确地反映强制对流对枝晶生长的影响。     

脉冲电场对Al-5wt%Cu合金熔体的孕育形核作用

对Al-5wt%Cu合金熔体进行了电脉冲处理,采用热分析方法研究了脉冲电场对该合金凝固冷却曲线的影响.结果表明,电脉冲可显著细化Al-5wt%Cu合金的凝固组织,进而改善其热裂倾向.凝固冷却曲线和温变速率曲线揭示了脉冲电场对合金熔体的孕育形核作用.     

过冷熔体定向凝固过程枝晶生长的相场法模拟

利用二元合金相场模型与溶质场进行耦合计算，以Al-4．5％Cu合金为例模拟了二元合金定向凝固的枝晶生长过程。研究了不同过冷度下二元合金过冷熔体定向凝固时枝晶的演化过程及其溶质场的分布情况。结果表明：利用相场模型可以逼真地模拟枝晶的生长过程，以及界面形貌从平界面向柱状晶生长的转变，可再现枝晶演变过程中相互之间的竞争生长和熔合现象。     

Stress Corrosion Susceptibility of As-Quenched Al-5·9 wt-% Zn-3·2 wt-% Mg Alloy

Abstract

Combined electron microscopy and electron energy analysis has been used to measure directly magnesium solute concentration profiles in an Al-5·9 wt-% Zn-3·2 wt-% Mg alloy quenched at different rates. The form of the profiles has been used to explain the stress corrosion susceptibility of the as-quenched material.     

热型连铸Al-1%Si线材的研究

在自制的水平热型连铸设备上，采用一定的工艺参数，制备出了表面呈镜面，内部组织沿轴向定向排列的柱状晶Al-1％Si线材，其与金属型生产的多晶线材相比，屈服强度提高40％，伸长率提高35．3％，导电率提高了17．3％。