铸造速度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

利用已建立的理论数学模型,以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象,模拟预测了在薄带厚度保持不变条件下铸造速度对薄带凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律.结果表明:随着铸造速度增大,1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大,然后又逐渐减小.而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着铸造速度的增大而减小,但在较快的铸造速度条件下,柱状枝晶间距在凝固结束时有突然增大的趋势.     

熔池高度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上，以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象，模拟预测了薄带厚度保持不变条件下熔池高度对薄带凝固组织的影响。研究结果表明：随着熔池高度增加，1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大，然后又逐渐减小。而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着熔池高度的增加而增大，但在较低的熔池高度条件下，柱状枝晶间距在凝固结束时有突然增大的趋势。     

工艺因素对双辊薄带钢凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上,以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象,模拟预测了薄带钢连铸过程的主要工艺参数(浇注温度、浇注速度及熔池高度)对双辊薄带钢凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律,从而为通过工艺优化来控制双辊薄带钢的凝固组织和实现对双辊薄带钢质量的最佳控制提供了理论依据。     

不同参数脉冲电流对不锈钢Cr18Ni9Ti凝固组织的影响

采用储能电容为1200μF的脉冲电源，在不同的脉冲电压下，对奥氏体不锈钢1Crl8Ni9Ti进行脉冲电流处理。实验结果表明：脉冲电流能够细化奥氏体不锈钢的凝固组织，使奥氏体一次枝晶长度缩短，二次枝晶间距减小。在一定范围内，脉冲电压升高和脉冲重复率增大都有利于奥氏体不锈钢凝固组织的细化和改善。     

熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响

采用水冷铜模薄带铸造方法研究了熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响.结果表明:AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带由外层的胞状奥氏体组织、次外层的柱状铁素体枝晶组织和中心的等轴铁素体枝晶组织组成;随着熔体过热度增加,奥氏体胞晶间距和柱状铁素体二次枝晶间距随之增加,残余铁素体含量亦降低.过热度的增加降低了熔体过冷度和冷却速率,造成薄带凝固组织中枝晶间距的增加和残余铁素体含量的降低.     

浇注温度对Mg-10Sm合金凝固组织的影响

在不同浇注温度下浇注Mg-10Sm合金,研究了浇注温度对Mg-10Sm合金凝固组织的影响。结果表明,随着浇注温度的降低,试样外部粗大柱状树枝晶区逐渐缩小,浇注温度在700℃及以下,外部柱状晶区消失,转化为细小等轴晶;试样心部粗大树枝晶逐渐细化并转变为细小的等轴晶。二次枝晶间距随着浇注温度的降低逐渐减小。浇注温度对合金共晶相体积分数、共晶相分布以及共晶相形貌没有明显的影响。     

Al-8Er合金浇注温度与凝固组织关系

在不同浇注温度下浇注Al-8Er合金铸件,研究浇注温度对铸件凝固组织的影响。试验表明,随着浇注温度降低,合金试样外部的粗大柱状树枝晶区域会逐步缩小;浇注温度为735℃以及更低温度时,试样心部粗大树枝晶逐渐细化为细小等轴晶,外部柱状晶区消失,并转化成细小的等轴晶。随着浇注温度不断下降,二次枝晶臂的间距逐步减小。浇注温度对合金共晶相形貌、共晶相体积分数和共晶相的分布无明显影响。     

Mn18Cr18N空心钢锭凝固缺陷与组织的模拟研究

对常规底注式浇注4.2 t Mn18Cr18N空心钢锭的凝固过程进行了模拟研究,分析了浇注和冷却参数对凝固缺陷和组织的影响。结果表明,内外壁的冷却条件显著影响钢锭的凝固顺序和组织特征。随着内外壁换热系数的减小,最后凝固位置移向换热系数较小的一侧,柱状晶向等轴晶的转变(CET)提前,柱状晶长度减小。在1 415 C和25 kg/s低温慢浇的条件下,当内外壁的换热系数比值为2∶5时,钢锭径向从内外壁侧向壁厚内部逐渐凝固,最终凝固位置在靠近内壁的1/4～1/3壁厚处,该处呈现一定程度的疏松缺陷,凝固组织为等轴晶;而内外壁处则为柱状晶组织,壁厚截面上两种组织比例相当。形核参数中体形核密度是影响CET以及晶粒尺寸的主要参数,而面形核密度可以控制柱状晶的一次枝晶间距。     

基于ProCAST软件研究浇铸工艺对Al-Cu合金凝固组织的影响

采用计算机软件对Al-2%Cu二元合金的凝固微观组织进行了模拟,研究了界面换热系数、初始浇注温度、模具材料及厚度等工艺条件对铸造凝固微观组织影响。结果表明,随着界面换热系数的增加,合金凝固组织中柱状晶含量呈线性增加;随着浇注温度的升高,凝固组织由等轴晶向柱状晶转变,温度越高,柱状晶比例越大,当浇注温度为600℃时,合金凝固组织中几乎全部为等轴晶粒;当模具材料为硅砂时,合金凝固组织为粗大的等轴晶,使用钢制模具所得到的凝固组织为表层细晶区、柱状晶区及心部等轴晶,其中柱状晶组织占20%左右,而使用铜制模具时,柱状晶比率达60%;随着钢制模具厚度的增加,凝固组织中柱状晶比例快速增加。     

倾斜式冷却剪切工艺条件对半固态合金组织的影响

采用自制的倾斜式冷却/剪切试验装置,对制备1Cr18Ni9Ti不锈钢与Al-Mg合金半固态坯料过程中,工艺条件对合金组织的影响进行了研究.结果表明,合金组织逐渐由粗大的树枝晶向细小的球形晶演变,组织形成过程与枝晶的破碎以及整体爆发形核机制有关.倾角、冷却板长度、浇注温度对合金组织具有重要影响.在本试验条件下,最佳倾角与冷却板长度为α=45°,L=650 mm,t=660～690 ℃为制备Al-Mg合金半固态坯料的最佳工艺参数.倾斜式冷却剪切流变显著改善了1Cr18Ni9Ti不锈钢组织与常规铸造的Al-10Mg合金的羽毛晶组织.     

基于原位观察的Cu-Ni-Si合金凝固过程及机理研究

利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察薄带连铸Cu-3.2Ni-0.75Si合金在不同冷却速率下的凝固过程,定量分析了结晶温度和凝固组织二次枝晶间距依赖于冷却速率的函数关系.结果表明:冷却速率的提高可以显著降低合金的结晶温度,减小合金凝固组织的二次枝晶间距,当冷却速率由0.1?℃/s提高至100?℃/s时,结晶温度由1096?℃降低至890?℃,二次枝晶间距由77.5?μm减小至23.5?μm,结晶温度和二次枝晶间距依赖于冷却速率的函数关系式分别为TL→S=194×(-v/14)+895和λ2=60×v-0.11.薄带连铸的亚快速凝固特点可以显著细化合金凝固组织,抑制Ni、Si元素的显微偏析,其原因在于冷却速率的提高加大了合金熔体结晶时的初始过冷度.     

碳氮对铁素体不锈钢铸锭宏观凝固组织的影响

研究了碳、氮含量对铁素体不锈钢铸坯凝固组织3个区域的影响.结果表明,适当提高碳、氮含量有助于铸坯等轴晶比例的升高,碳、氮含量增加时,柱状晶一次枝晶间距增大,表面激冷层厚度减少.     

TiN析出相对中碳Cr-Mo耐磨钢凝固组织的影响

借助热力学理论计算,设计了固液两相区保温凝固和连续冷却凝固实验,采用OM,SEM,EDS和EPMA等方法,研究了中碳Cr-Mo耐磨钢中Ti N的析出行为及其对凝固组织的影响.结果表明,随着Ti,N含量的增加,Ti N在固液两相区的析出温度逐渐升高.当钢中Ti的质量分数为0.090%,N为0.014%时,Ti N直接在液相区析出.在液固两相区内不同温度保温并水淬凝固后,Ti N主要分布于凝固组织的粗大枝晶间、枝晶前沿和剩余液相区域的等轴晶晶界处.此外,少量Ti N分布在粗大枝晶和等轴晶内.在连续冷却凝固过程中,Ti N析出相的形成温度是影响凝固组织粗细的主要因素.随着Ti含量的增加,Ti N析出相的形成温度升高,钢液实际凝固温度增高,凝固区间增大,局部凝固时间延长,凝固组织的二次枝晶臂间距不断增大;当Ti的质量分数超过0.066%后,Ti N析出相的形成温度与液相线接近或高于液相线,钢液实际凝固温度变化不大,二次枝晶臂间距趋于稳定.     

倾斜式冷却剪切流变对半固态合金组织的影响

倾斜式冷却剪切制备半固态合金过程中,合金组织逐渐由粗大的树枝晶向细小的球形晶演变,组织形成过程与枝晶的破碎以及整体爆发形核机制有关.倾角、冷却板长度、浇注温度、冷却板表面性质对合金组织具有很大的影响.倾斜式冷却剪切流变很好改善了1Cr18Ni9Ti不锈钢组织与常规铸造的Al-10Mg合金的羽毛晶组织.     

Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金的微观组织和枝晶形貌的影响

利用OM、EM研究了Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金微观组织和枝晶形貌的影响,并用EBSD(电子背散射衍射)研究了组织中柱状晶的生长取向.结果表明:不同成分的合金其组织主要由柱状晶区和等轴晶区组成,纯铝的柱状晶区最大,随着Mg含量的增加柱状晶区的宽度逐渐减小,当Mg含量达到15％时柱状晶区完全消失;一次枝晶间距则随Mg含量的增加而持续增加,且枝晶形貌由胞状晶转变为柱状树枝晶,最后变为等轴晶;Mg元素对Al-Mg合金中初生晶的生长取向有一定的影响,在Mg含量为2％时,枝晶生长取向以[100]晶向为主,同时还伴有[011]、[120]、[230]晶向,而Mg含量为10％时,枝晶的生长取向为[001]晶向.     

超声振动辅助激光熔化沉积316L不锈钢的微观组织演变研究

在激光熔化沉积316L不锈钢的过程中耦合不同功率的超声振动,研究了超声功率对晶粒形态尺寸、凝固组织形成机制以及晶粒生长特性的影响。研究表明,激光熔化沉积过程中316L不锈钢晶粒发生定向凝固外延生长,形成粗大的柱状晶。施加超声会将沿[100]方向外延生长的粗大原生柱状晶打碎,产生细化晶粒的效果;沿柱状晶外延生长方向传递的超声振动增大了晶粒内沿长轴方向的累积取向差,提高了平均位错密度。施加超声有助于加强熔池流体的对流,降低沿沉积方向的温度梯度,使得垂直生长的柱状晶更快转变为八字形柱状晶;同时提高合金凝固冷速,使得柱状晶宽度以及晶粒内部一次枝晶列间距减小,实现宏观晶粒尺寸与微观枝晶间距的细化。     

双辊薄带铸轧凝固组织数值模拟

基于ProCast的元胞自动机(Cellular Automaton)-有限元(Finite Element)模型,以Si含量为6.5%的高硅电工钢为研究对象,建立了双辊薄带铸轧凝固组织演变模型,探讨了过热度、铸轧速度、铸辊表面与钢液间的传热系数等因素对薄板凝固组织的影响。结果表明,浇注温度越高,晶粒尺寸越大,柱状晶比例也越大。钢液浇注过热度过高,会使凝固区变小,有漏钢的危险。钢液浇注温度过低,凝固区域变厚,容易导致铸轧事故。随着铸轧速度提高,晶粒尺寸减小,柱状晶比例也减小。铸轧速度过低或过高,均容易导致铸轧事故。晶粒尺寸随着传热系数的增大而增大,柱状晶比例也随着传热系数的增大而增大。     

几种不同材料在含硫介质中的腐蚀性

用失重法和恒电位极化法研究了45#碳钢、1Cr18Ni9Ti、304不锈钢和Ni-P合金镀层在含S介质中的腐蚀性.结果表明,低温条件下,S2-浓度变化对4种材料阴极极化和阳极极化影响较小,1Cr18Ni9Ti和304不锈钢的极化曲线相似,为典型的阴、阳极控制的电化学腐蚀过程,自腐蚀电位和自腐蚀电流相近;Ni-P合金镀层出现了钝化区;45#碳钢出现了阳极控制的扩散过程.温度升高,腐蚀速率增大,1Cr18Ni9Ti和304不锈钢的极化率变大,Ni-P合金镀层的钝化性能减弱, 1Cr18Ni9Ti、304不锈钢和Ni-P合金镀层均是含S介质中的耐蚀材料.     

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度.结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织.靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上.     

基于3D-CAFE模型研究过冷度对430铁素体不锈钢凝固组织的影响

用3D-CAFE模型模拟了430铁素体不锈钢的凝固组织,研究了体形核最大过冷度对凝固组织的影响,而它的最大过冷度从2.20K以0.05K为间隔递增到3.35K.模拟结果表明,随着体形核最大过冷度增加,柱状晶区比例增加,等轴晶区比例减小,且外面激冷层细小等轴晶区和被拉长等轴晶区比例缩小.同时进行了430铁素体不锈钢的实验室凝固组织的研究,试验结果表明,在液相线温度下随炉空冷铸坯的凝固组织几乎都是球形等轴晶.实验与3D-CAFE模拟结果相吻合,说明3D-CAFE模型能为实验研究CET转变过程起到指导作用.