纯净化和细晶化钢铁材料

本文主要介绍了国内外纯净化和细晶化钢铁材料的发展，钢的纯净化和细晶化对性能的影响规律，以及使钢铁材料实现纯净化和细晶化的技术措施。     

枝晶凝固过程中的微观偏析半解析数学模型

基于典型微观凝固单元体内的溶质质量守恒,结合前人的研究工作,建立了一个适合于枝晶凝固方式的二元合金微观偏析半解析模型.本模型同时考虑了反向扩散和粗化对微观偏析的影响,并对枝晶臂间距的粗化直接进行计算,因此更为精确.若只考虑反向扩散的影响,本模型可以简化为BF模型形式;而如果只考虑粗化的影响,本模型可简化为Mortensen模型.本模型完整地统一了以BF模型为代表的反向扩散类模型和以Mortensen模型为代表的粗化模型.利用本模型同样可以对多元合金的微观偏析进行很好预测.以Fe-C-X（Si,Mn,P,S）合金体系为例对本模型的求解过程进行了详细的阐述.本模型可以很好地预测Al-4.9%Cu二元合金的共晶分数以及Fe-C-X（Si,Mn,P,S）多元合金体系的零强度温度和零塑性温度,并与实测值吻合良好.     

凝固过程中的脉冲磁场和脉冲磁力研究

用数值模拟方法研究了凝固样品中的脉冲磁感应强度和电磁力的分布特性。模拟结果表明，脉冲磁场凝固条件下，脉冲磁感就强度和电磁力分布具有轴向、径向分布的不对称性和不均匀性。这种分布特性有助于了解脉冲磁场对金属凝固组织的细化作用。     

P91铁素体耐热钢细晶热影响区蠕变过程中组织演化

高铬铁素体耐热钢存在的一个问题是其焊接试样的蠕变强度远低于母材,为了从组织演化角度分析其产生机制,对P91铁素体耐热钢焊接试样在600℃、100 MPa应力条件下进行了中断蠕变试验,利用扫描电镜与EBSD对蠕变过程中不同区域的微观组织进行观察,分别计算不同区域的核心平均取向差(KAM),结果表明:细晶热影响区的KAM值随着蠕变时间的增加发生显著降低,蠕变断裂后与试验前相比下降约25%,而母材的KAM值虽然有所降低,但幅度远小于细晶热影响区。经过2 000 h蠕变试验后,在细晶热影响区已经形成大量的蠕变孔洞,而相同试验条件下母材中则没有观察到蠕变孔洞。上述结果表明细晶热影响区的高温组织稳定性明显劣于母材,而引起其组织劣化的原因可能与碳化物的析出行为有关。     

相场法在金属凝固过程的应用现状

相场法是在计算材料学中发展最快的一种强大的计算方法,以基本的热力学和动力学为输入,可用于模拟和预测材料的介观尺度形貌和微观结构的演变。首先总结了相场模型的历史发展、物理基础、数学表达及其数值求解,其次分析了相场法在纯物质、二元合金、多组分系统以及定向凝固、增材制造等领域中的应用情况,最后对相场法进行了总结及展望,并指出相场法发展应趋向于超大尺度相场模拟技术,更高效算法的开发,相场模型与热力学、动力学数据库的结合,工业应用的探索以及与实验观察技术的进一步结合。     

洁净钢氮化钛凝固细化技术的基础

从理论上研究洁净钢凝固过程中TiN的析出和形核规律、通过试验探讨洁净钢凝固过程TiN形核并作为铁素体非均质形核核心,以及细化连铸坯凝固组织消除宏观偏析的可能性.利用基本凝固理论计算得出了TiN在凝固初期析出的条件,并利用对比试验方法研究了TiN的实际细化效果.研究表明,通过严格的工艺控制,利用TiN形核是一种细化洁净钢凝固组织的有效手段.     

电磁场在材料凝固过程中的应用

介绍了各种电磁场处理在材料凝固过程中的应用和存在的问题，对从事冶金和铸造领域研究的人员具有一定参考价值。     

细晶高强钢筋生产工艺研究

简要介绍了开发生产细晶高强钢筋的工艺过程,通过采用控制轧制和控制冷却的方法轧制出细晶粒的高强度钢筋,达到节能降耗、降低生产成本的目的。     

热等静压方法制备细晶钨合金及其动态力学性能研究

采用喷雾干燥方法制备了超细90W7Ni3Fe复合粉末,并冷等静压成形,压坯经过低温还原后采用热等静压进行低温压制烧结,得到了晶粒度小于5μm、接近理论密度的钨合金材料.利用Hopkinson压杆装置对细晶钨合金进行了动态力学性能研究,对不同应变率下的应力应变曲线进行分析.结果表明:通过热等静压低温烧结而成的细晶钨合金,在高应变率下表现出明显的应变强化和应变率强化效应,其动态力学性能优于常规液相烧结制备的钨合金.     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座：第九讲 包晶反应与宏观偏析

介绍了连铸坯凝固过程中的包晶反应机理，包晶反应Ｌ＋δ＋γ具有双重作用效果，即：在高的冷却速率条件下，产生高的拉应变，导致正偏析。在低的冷却速率条件下，由热作用产生的压应变高于包晶反应的拉应变，导致负偏析。由于包晶反应的这种双重效果，对连铸坯的质量有很大影响。     

脉冲电磁场凝固组织细化和均质化技术研究与应用进展

由于金属凝固过程中选分结晶的作用,不可避免地会出现成分不均匀现象。连铸过程中由于强制冷却,这种成分不均匀现象更为严重。这不仅影响了铸坯和铸锭后续加工性能,并影响了最终产品质量和性能的均匀性和稳定性。研究和生产实践表明,细化凝固组织是解决成分不均匀性的有效手段。脉冲电磁场因能耗低、施加方便、细晶效果显著,近年来得到了广泛关注,有望成为冶金界广泛应用的凝固组织细化和均质化技术。分别介绍脉冲电流、脉冲磁场和脉冲磁致振荡3种脉冲电磁场凝固组织细化和均质化技术的研究现状和应用进展。     

钢铁精炼晶粒细化一步法初探

将自我研发从粉煤灰中分离提取微珠为主的新型钢铁用精炼晶粒细化复合材料，加入熔融钢铁液中，辅以惰性气体或机械搅动使之在数分钟内与钢液迅速反应，取样、铸坯、检测．精炼脱碳效果明显，晶粒细化等级提高，一步法实现了钢铁精炼脱碳、晶粒细化．在国内外尚属首次用此材料与方法试验研究．     

Research on the grain refinement under pulsed magnetic field

In this paper,the principle of Pulsed Magnetic Field(PMF) force was analyzed through mathematical analyses.By theoretical analysis and calculation,the results show that the great electromagnetic force is made in the melt under pulsed magnetic field,as well as changing its direction in different places of melt at the same time.It enforces the crystallizing nucleus and brittle crystallite to fragment in the solidification processing.From the point of view,one of the main factors of grain refinement is that the fragmentations occur under a pulsed magnetic field by preliminary judgement. The feasibility of application in the metallurgical industry under PMF was discussed through comparing the results of grain refinement under EMS.According to the theoretic calculation,the power consumption under EMS is 5 -8 times the amount under PMF,when both of magnetic flux density B are 0.07T.That is to say,the better effect on grain refining can be obtained under PMF,compared with EMS,even in the lower power consumption.The solidification experiments of Sn-20%Pb alloy are conducted under the same experimental conditions that the magnetic intensity is 0.07T in the center of the crucible,it also shows that PMF has a better effect on grain refining than EMS. Combined with the continuous casting process,the influence of pulsed parameters and the metallurgical effects with applying PMF at different solidification stages was investigated.There are different grain refining effects under PMF in different solidification stages,and there are different grain refining effects under PMF in different PMF parameters.For the Sn-20%Pb alloy or silicon steel,it is more effective during the initial stage,in which the pulse frequency is 5Hz.For the Sn-20%Pb alloy,the average grain size ofβphase is the smallest,when applying the PMF during the temperature of melt decreasing from 201℃to 184℃.Further investigation of the specified technique parameters for industrial applications are required.     

送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响

连铸坯下线至加热炉的温度制度及其表层组织演变与热送或粗轧裂纹密切相关.基于热模拟实验分析了送装工艺对奥氏体转变特征和再加热晶粒尺寸的影响.高温共聚焦激光扫描显微镜原位观察表明,含Nb J55钢在双相区700℃热装时,组织为晶界膜状先共析铁素体、魏氏体和大量残留奥氏体,再加热至1200℃,奥氏体晶粒大小、位置都不变;单相区600℃温装时,组织为大量铁素体+珠光体,再加热至1200℃时,奥氏体晶粒明显细化.马弗炉模拟SS400钢双相区不同热装温度发现,铁素体转变量至少达70%时才可细化再加热后的奥氏体晶粒.在临界转变量以上,基体中铁素体转变量越多晶粒细化程度越明显.     

凝固过程中质点强化钢铁材料的研究进展

新一代钢铁材料的主要特征是高洁净度、超细晶粒和高均匀化,金属材料组织的晶粒细化处理是能同时提高材料强度和韧性的最佳强化机制。简述了钢铁材料在凝固过程中晶粒细化的方法、应用情况以及存在的问题。     

淬火/回火热处理对TiAl基合金晶粒细化的影响

研究了淬火/回火热处理中淬火温度和回火时间对Ti48Al2Cr0.5Mo合金晶粒细化的影响。研究结果表明:一定的淬火/回火热处理能将粒径约为1 000 μm的铸态组织细化成为18～30 μm的均匀双态组织。TiAl基合金的细化效果与淬火阶段的加热温度密切相关,温度升高,得到的块状组织较细,羽毛状组织体积分数减少。在两相区回火时,高温淬火组织的回火组织较细,而随时间的延长晶粒长大,但不明显。此外,从理论上探讨了淬火/回火工艺细化TiAl基合金显微组织的机理。     

Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响

用金相显微分析、扫描电镜分析及能谱分析等方法研究了Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响.结果表明:添加少量的Sr对ZK60镁合金有很好的组织细化效果,但其细化效率受Sr加入量和熔体保温时间的影响较大.在给定熔体保温时间的条件下,随着Sr质量分数从0.01%增加到0.1%,晶粒细化效率逐渐提高.在给定Sr加入量的条件下,当熔体保温时间为20~80min时,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而提高;当熔体保温时间超过80min后,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而降低.     

异步轧制对AZ31镁合金静态再结晶及晶粒细化的影响

研究了AZ31镁合金薄板在异步轧制过程中,异速比、压下率及退火工艺对其退火晶粒尺寸的影响.结果表明:适当提高轧制异速比和道次压下率能够显著细化晶粒,但是异速比过高时,轧辊与轧件会产生相对滑动,细化晶粒效果降低,其中异速比为1.3时,细化晶粒效果最佳;剪切作用使镁合金中孪晶数量及分布均匀程度提高,位错缠结被\     

双源超声辅助铸造相位差对铝合金细晶效果的影响

建立双源超声铝合金铸造熔池模型,利用fluent软件模拟相同频率与不同频率下相位差对熔池声场的影响。仿真结果显示,相同频率下,相位差显著影响熔池声场的分布,随相位差增大,熔池空化域变小;不同频率下,相位差对熔池声场的分布无影响。通过不同相位差双源超声铸造试验发现,同频率振动下,相位差对双源超声铸造边部及超声辐射区的晶粒细化效果影响很小,心部晶粒细化效果随相位差变大效果变差;不同振动频率作用下,相位差对铸锭细晶效果无影响,心部晶粒细化效果与同频率相位差为90?时接近。同频率相位差0?超声作用下,铸锭心部晶粒尺寸较常规不同频率双源超声作用下心部晶粒尺寸大幅减小。