受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

均衡凝固技术及其应用

主要针对均衡凝固技术在铸铁件和不具有石墨化膨胀的铸钢、高铬铸铁及有色合金铸件上的应用进行介绍,尤其是在熔模铸造中的应用。简单介绍了几种不同冒口类型的结构及其适用范围,最终改善铸件质量,提高工艺出品率。     

铸铁均衡凝固理论及其应用

通过对亚共晶铸铁凝固过程的分析，以及对凝固收缩和膨胀的动态叠加，导出表观收缩曲线和均衡凝固的概念，进而提出均衡凝固理论及有限补缩原则，并对该理论的应用范围和工艺设计要点进行了论证，可直接应用于生产实践     

合金凝固组织微观模拟研究进展与应用

凝固组织是连接合金成分与性能的桥梁,准确认识和把握合金凝固微观组织的形成机理、主导因素与控制途径,对凝固组织与性能的优化具有重要意义。近年来凝固过程数值模拟取得了显著进展,元胞自动机(cellular automaton,CA)在合金凝固组织模拟研究方面展现出极大潜力。本文阐述了凝固组织计算中常见的形核模型与特点,对CA法枝晶生长模拟中的关键环节进行了分析和探讨,在此基础上,简要概括了铸造、定向凝固等相关领域凝固组织宏观-微观耦合模型的开发和应用现状,并对凝固组织模拟的发展趋势进行了展望。     

功率超声影响金属及其复合材料凝固的研究进展

介绍了功率超声的基本特性及其在凝固过程中的工作原理,综述了功率超声在金属及其复合材料凝固过程以及凝固组织的作用和影响等方面的研究现状.提出了功率超声能有效影响合金及其复合材料的凝固过程,是改善材料凝固组织,提高力学性能的有效方法,并对功率超声在金属及其复合材料上的应用进行了展望.     

凝固原理的前沿进展及其应用

凝固原理是揭示液固相变过程基本规律的学科领域。基于凝固原理的材料制备与成形加工技术即是凝固技术。凝固技术的应用包括铸件、铸锭的铸造,以及各种金属与非金属材料的熔体法晶体生长。在综合分析凝固技术应用背景的基础上,讨论了凝固原理和凝固技术的发展现状。归纳了不同材料加工技术所对应的凝固条件,指出不同加工工艺中凝固过程的差异仅在于对应的温度梯度和冷却速率的不同。进而从工程实践的角度分析了凝固技术研究的前沿方向,指出多组元合金凝固原理,近快速凝固原理与技术,以及多层次凝固分析及其跨尺度耦合是凝固原理与技术研究的发展前沿。最后,分别探讨了铸件、铸锭铸造以及熔体法晶体生长过程中的核心凝固问题与过程控制的原则。     

过共晶Al-18%Si合金受控扩散凝固组织与行为

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18%Si合金,研究其凝固组织随低温母合金温度变化的演变规律和凝固行为本质。结果表明:受控扩散凝固能抑制初生硅相的过度各向异性生长,有效改善合金凝固组织结构。采用适当温度的Al-25%Si合金(800℃)和纯Al(580℃)混合进行受控扩散凝固时,凝固组织中初生硅相分布均匀,无宏观偏析,且其平均尺寸达到42.85μm。当纯Al温度偏低时,凝固组织中初生硅相偏聚严重;当纯Al温度较高时,凝固组织中初生硅相尺寸偏大。分析表明:在受控扩散凝固过程中,固-液界面前沿形成了较小的"成分过冷",初生硅相在过冷区内趋于平界面生长。溶质原子扩散距离的平方与平衡温度成对数关系,温度愈高,扩散愈充分,宏观偏析愈少。     

相场模型及其在凝固组织模拟中的研究进展

相场法作为一种模拟凝固微观组织的有效方法,是目前研究的热点.对相场模型的基本原理、数值计算方法以及在凝固组织模拟中的研究进展进行了综述,提出了相场模型在微观组织模拟中存在的主要问题以及今后的发展方向.     

脉冲电流影响合金熔体特征及其凝固组织的研究进展

综述了国内外在脉冲电流液态金属处理方面的应用,对比总结了脉冲电流作用对不同合金的熔体处理及其凝固过程的影响,评述了脉冲电流的作用机理.针对当前研究中的问题及发展趋势,指出脉冲电流作为一种重要的外场辅助手段,在航空航天等轻型耐热材料的凝固制备和铸造上具有广阔的应用前景.     

Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展

具有低密度和高熔点特性的Nb-Si基超高温合金是下一代航空发动机热端部件的重要候选材料之一.但Nb-Si基超高温合金的低室温断裂韧性限制了其工业化应用,合金化和定向凝固是改善室温断裂韧性的有效方法,本文综述了这2个方面的研究进展.合金化方面重点介绍了合金元素通过位错增韧和相改变增韧实现铌基固溶体(Nbss)相的韧化,通过固溶强化和相变提高硅化物相的高温性能,促进硅化物以近"Y"型生长,改善两相的界面等影响,分析发现Ti、Hf、Zr、B和Mg等元素均可改善室温断裂韧性.定向凝固方面综述了Nb-Si基超高温合金的定向凝固方法及特点,不同定向凝固工艺对Nb-Si基合金的组成相、组织形貌、室温断裂韧性以及高温强度的影响,定向凝固过程的组织演变规律及强化机理,分析发现调控工艺可获得Nbss/Nb5Si3良好单向生长的组织.在保证Nbss/Nb5Si3共晶耦合单向生长的情况下,减小Nbss相的厚度,提升其连续性是提高室温断裂韧性的有效方法.还展望了Nb-Si合金化与定向凝固的未来发展趋势.     

金锡共晶合金凝固研究进展

金锡二元共晶合金钎料是一种广泛应用于高可靠微电子与光电子器件封装中的连接材料,目前我国对该类高性能钎料的凝固与成形控制缺乏深入系统地研究。合金铸态组织粗大和硬脆性金属间化合物的不均匀分布是导致合金加工成形困难的根本原因,铸态组织细化将显著提高合金的加工成形性能。综述了合金的快速凝固、熔体温度处理、孕育形核处理和熔体混合处理等对金锡共晶合金凝固组织细化及组织演变规律影响等方面的研究进展。     

定向凝固多孔金属研究进展

本文从凝固理论、凝固方法与装置、凝固体系、性能及应用等方面,综述了定向凝固多孔金属的研究进展。圆柱形气孔规则排列的多孔金属是通过定向凝固方法在加压气氛中利用金属/气体共晶反应制备的。通过控制凝固方向,不仅可以制备一维藕状多孔结构,还可以制备二维放射状多孔结构。参考经典的JacksonHunt共晶模型,建立了稳态凝固条件下金属-气体共晶定向凝固的理论模型,并且给出了考虑H2逸出和定向凝固多孔结构形成的工艺参数窗口。介绍了模铸法、连续铸造法和Bridgman型定向凝固法3种制备技术。重点介绍了定向凝固多孔结构制备过程中的2个重要进展:孔结构均匀的定向凝固多孔合金的制备以及高孔隙率定向凝固多孔Al的制备。圆柱形气孔规则排列使得定向凝固多孔金属在力、热、声以及渗透等方面具有特殊的性能优势,因此在轻质结构材料、热沉、过滤器和人工骨等领域具有广阔的应用前景。     

偏晶合金凝固研究进展

偏晶类合金作为1类重要的工程实用合金，以其独特的组织和特殊的性能，被材料学界争相研究。本文概述了偏晶类合金在微重力环境、定向凝固、深过冷和急冷快速凝固4方面的最新凝固理论研究进展。并指出了今后的研究方向。     

强磁场下金属凝固研究进展

强磁场下金属凝固研究是一个新开辟的研究方向,有着广阔的前景。叙述了强磁场的基本效应,综述了强磁场下金属凝固的研究进展。重点介绍了磁场对凝固动力学、固／液界面稳定性、单相合金生长、共晶生长、热电磁流动及其作用、第二相颗粒运动的影响等方面的研究工作。指出了需要进一步研究的主要问题,以及所需的相关物理参数。     

快速凝固及其研究成果

本报告主要介绍晶体快速凝固方面的研究。这是最新的研究成果,相信其意义不亚于非晶态的研究。一、几种快速凝固方法 1.喷气雾化法——熔化的钢液由料斗     

受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si合金

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18Si合金,研究了不同母合金成分在不同混合方式下混合对Al-18Si合金凝固组织中初生Si相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,在母合金过热温度相同的情况下,采用固态纯Al与液态Al-25Si混合,能够得到最佳的合金组织,其初生Si平均尺寸达到11.68μm,形状因子达到1.608,细化效果良好。分析表明,同种混合方式下,高Si母合金中Si含量越高,细化效果越好。当高Si母合金中Si含量较高时,液液混合能减少初生Si偏聚,得到良好的组织。当高Si母合金中Si含量较低时,固液混合得到的组织相对较好。     

母合金成分对受控扩散凝固铸造ZA27合金组织的影响

采用受控扩散凝固技术铸造ZA27合金,研究了母合金成分对受控扩散凝固铸造ZA27合金组织的影响。结果表明,受控扩散凝固能够细化ZA27合金的组织,改善组织形貌。随着母合金2(Al-Zn-Cu-Mg合金)中Zn含量的增加,母合金1(纯Zn)对母合金2的激冷与对流搅拌作用减弱,受控扩散凝固技术对ZA27合金组织的影响减弱。当母合金2中Zn含量为0时,晶粒尺寸最小,仅为95.9μm,呈不规则的颗粒状;母合金2中Zn含量为10%时,晶粒尺寸为103.8μm,开始出现等轴晶;母合金2中Zn含量为30%时,晶粒尺寸达到137.3μm,略小于ZA27合金传统铸造的145.6μm,出现树枝晶;当母合金2中Zn含量达到40%时,晶粒尺寸达到145.4μm,受控扩散凝固技术对ZA27合金组织的影响基本消失。     

凝固组织遗传性及其在缺陷分析中的应用

连铸过程中由于热过冷与成分过冷会在连铸坯内生成柱状晶及树枝晶,在这些柱状晶与树枝晶间形成晶间偏析。以一种高碳钢为对象,研究了连铸坯组织对最终产品的影响。结果表明,晶间偏析通过加热及热轧过程并不能完全消除,通过随后的深加工遗传到最终产品中,对产品性能造成不利影响。采用苦味酸腐蚀可以直观显示连铸坯热轧前后的枝晶形貌,且可以利用枝晶形貌分析轧制过程中缺陷来源。     

快速凝固耐热铝合金的研究进展

采用快速凝固技术制备的耐热铝合金具有优良的高温力学性能和热稳定性,被广泛地应用于航空、航天等工业领域。回顾了耐热铝合金的发展,综述了其耐热机理、组分选择原则、制备工艺及应用。提出这一研究领域中存在的问题,并对其发展方向做了展望。     

连续定向凝固技术的研究进展

阐述了国内外连续定向凝固技术的研究进展，并对连续定向凝固进行了探讨，提出了一些建议。