熔体过热对镍基高温合金凝固组织及性能的影响研究

基于对镍基高温合金熔体结构的认识,选择合适的熔体过热温度、过热时间和浇注温度,熔体过热处理可有效改善镍基高温合金的凝固组织并提高合金的力学性能.本文介绍了国内外熔体过热对镍基高温合金凝固组织及力学性能的研究进展.     

合金熔体过热处理的研究进展

熔体过热处理主要研究的是金属或合金熔体的结构和物理化学性质随熔体过热处理温度、时间及其在冷却和凝固过程中的变化规律.通过适当的熔体过热处理可以改善合金的组织和提高综合力学性能.系统介绍了合金熔体过热处理工艺国内外的研究现状,探讨了今后的发展方向.     

金属熔体结构及其控制技术的研究进展

综述了国内外在熔体结构研究方面的现状与进展,介绍了通过控制合金熔体的预结晶状态来改善合金组织和性能的相关技术及成果。可以得出:温度和压力可使金属熔体发生液/液结构转变,金属熔体结构随温度的变化存在滞后性,利用熔体结构随温度变化的滞后性可控制合金的凝固过程、明显细化合金的凝固组织、大大提高合金的力学性能。     

熔体过热对Sb-Bi合金凝固组织的影响

以Sb-4.6%Bi合金为研究对象,在限定其它因素保持不变的情况下,考察了熔体过热温度对凝固过程的影响。,实验结果发现,随着熔体过热温度的提高,合金形过冷度增大,凝固组织显著细化,研究表明,熔体过冷倾向是熔体结构状态的一个必然反映,熔体结构状态随温度发生变化是导致合金结晶过冷度发生明显的变化的原因,随着过热温度的提高,Sb-4.6%Bi合金晶粒显著细化,其原因是经过热处理的合金熔体在较大的过冷度下凝固。     

铌-硅基超高温合金定向凝固及相组成的热力学研究进展

铌-硅基超高温合金作为有望在1200℃以上温度使用的结构材料而受到广泛研究。综述了铌-硅基超高温合金中合金化元素的作用以及熔体过热处理技术在该合金定向凝固中的应用,并评述了对铌-硅基多元合金相组成等的热力学研究进展。     

电磁场作用下半固态合金熔体流动行为对凝固组织的影响

电磁场技术在半固态合金加工中的应用促进了制备工艺的开发和创新,也为获得高质量的半固态合金制品提供了保障。电磁场引起的半固态合金熔体流动状态和性质对合金元素传输、晶粒长大、温度场分布、凝固组织等均有重要影响。主要综述了电磁场对半固态合金流动行为的影响、数值模拟技术在解析半固态合金流动行为中的应用等方面的研究进展,并结合笔者的研究经历介绍了电磁场搅拌技术在半固态合金浆料制备中的应用、熔体流动对半固态合金凝固组织的影响,以及在半固态合金熔体流动特性研究中的新发现。在这些研究工作的基础上,着重综述了应用商业软件和数学建模对半固态合金熔体中电磁场作用引起的流动行为进行模拟、仿真所做的工作和取得的成果。最后,对电磁场技术在半固态合金加工中的应用以及电磁场作用下半固态合金熔体流动特性对半固态合金凝固组织影响的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

熔铸工艺对DZ417G合金组织性能的影响

为了分析熔铸工艺对DZ417G合金组织性能的影响,通过对DZ417G合金采取常规浇注(1 560℃高温精炼5~7 s普通定向凝固)、炉前经不同温度高温熔体过热处理后,以不同的拉晶速率定向凝固等7种不同工艺方案对其化学成分、组织及力学性能进行了研究.结果表明:合金经1 600~1 620℃高温熔体过热处理后,以6.0~7.0 mm/min不同的拉晶速率定向凝固,碳化物、硼化物明显变小,在晶内、晶界上呈弥散状态分布;晶界上的低熔点(!+!’)共晶组织有所减少甚至消失,晶内!’强化相进一步弥散、方形化,柱状晶生长状态、枝晶间咬合好,从而能获得良好的力学性能.     

高温合金电磁软接触近净成形定向凝固研究

传统高温合金叶片类铸件制备过程中,熔体长时间受到陶瓷模壳材料的污染,性能难以提高,借助于电磁软接触成形技术中的电磁压力使高温合金熔体呈半悬浮状态,减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间,提高了合金熔炼和成形的纯净度,同时将该技术和定向凝固技术相结合开发了一种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形定向凝固的工艺,并探讨了该工艺下3种结晶器材料（陶瓷、磁模和石墨）中磁感应强度的分布规律,结果表明,石墨套高度对磁模结晶器磁感应强度的大小和分布以及熔体温度场有很大影响。通过调整上下线圈功率和抽拉速度等工艺参数成功地制备了大小两种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。．     

定向凝固钛铝合金熔体与铸型界面反应研究展望

钛铝合金是性能优异的高温合金,在航空航天领域有广泛的应用前景,但由于其熔体具有较高的活性,制备时熔体与所有已知的铸型材料会发生不同程度的反应,限制了钛铝合金铸件的发展.定向凝固技术作为制备高精度钛铝合金的新工艺,使铸件组织定向排列,可以进一步提高钛铝合金的使用性能,因此如何调控凝固过程中钛铝合金熔体与铸型材料间的界面反应成为目前有关定向凝固钛铝合金研究的一个热点.从目前国内外关于钛铝合金熔体与铸型材料间界面反应的研究出发,综述了定向凝固过程中铸型材料、涂层成分、工艺参数及合金元素等对界面反应的影响,介绍了界面反应的理论水平,系统收集了界面反应的各项研究结果.     

熔体深过冷过共晶铝硅合金的凝固组织研究

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,熔体深过冷处理可抑制Al-(14～18) Si合金熔体在凝固过程中初晶硅的析出。当Al-18Si合金在800℃熔炼,保温时间超过30 min时,深过冷Al-18Si合金熔体在室温金属模型中凝固时可完全抑制初晶硅的析出,获得无初晶硅的凝固组织。     

Effect of Melt Superheating Treatment on Directional Solidification Interface Morphology of Multi-component Alloy

The influence of melt superheating treatment on the solid/liquid (S/L) interface morphology of directionally solidified Ni-based superalloy DZ125 is investigated to elucidate the relationship between melt characteristic and S/L interface stability. The results indicate that the interface morphology is not only related to the withdrawal velocity (R) but also to the melt superheating temperature (Ts) when the thermal gradient of solidification interface remains constant for different Ts with appropriate superheating treatment regulation. The interface morphology changes from cell to plane at R of 1.1 μm/s when Ts increases from 1500°C to 1650°C, and maintains plane with further elevated Ts of 1750°C. However, the interface morphology changes from coarse dendrite to cell and then to cellular dendrite at R of 2.25 μm/s when Ts increases from 1500°C to 1650°C and then to 1750°C. It is proved that the solidification onset temperature and the solidification interval undergo the nonlinear variation when Ts increases from 1500°C to 1680°C, and the turning point is 1650°C at which the solidification onset temperature and the solidification interval are all minimum. This indicates that the melt superheating treatment enhances the solidification interface stability and has important effect on the solidification characteristics.     

差压铸造薄壁铝硅合金铸件的位置效应

采用差压铸造工艺,研究垂直缝隙式浇注系统浇注的铝合金硅铸件不同位置的组织和力学性能变化.采用石英砂型、SiC砂型和冷铁,浇口处铸件的晶粒最细小,致密度高、力学性能最好;铸件冷端的组织和性能次之;位于两者之间的铸件的组织和性能最差.分析表明对于具有垂直缝隙式浇注系统,差压铸造凝固压力对金属的凝固作用具有位置效应,浇口处液态金属温度高,凝固时间长,凝固压力对浇口处金属的凝固作用显著;铸件冷端金属凝固时间短,凝固压力对该处金属的凝固作用不显著,铸型的冷却速度对铸件组织和性能的影响起显著作用.浇口处与冷端之间的金属液体的凝固受压力和冷却速度的影响小,铸件的晶粒尺寸最大、密度最小、性能最低.冷却速度提高,铸件的任意位置的组织和性能都相应得到提高.     

Zr基块体非晶合金玻璃形成能力与压铸成型性能研究

本文分析了熔体温度、铸造压力和化学成分对非晶合金玻璃形成能力(GFA)与压铸成型性能的影响,并探究两种性能的工艺关联。研究发现:随熔体温度升高,Zr基非晶合金GFA先提高后减小,且合金成分不同,熔体化学成分,局域原子团簇特征和合金实际冷却速率就不同,非晶合金GFA与玻璃稳定性也就存在差异。非晶合金的压铸成型能力随熔体温度和铸造压力升高不断提高,但与GFA存在相互限制的作用:当合金GFA较强时,熔体内原子堆垛密实,粘滞系数较高严重阻碍过冷液流动成形,且玻璃稳定性越好压铸成型性能越差;而当熔体温度过高,非晶合金GFA减弱,过冷液粘度降低时,才能快速提高非晶合金的压铸成型性能。因此,选择最佳的合金成分、优化工艺参数有利于非晶精密结构件成型。     

微量镨对Al-5Mg组织及室温和高温力学性能的影响

通过显微组织分析、室温及高温力学性能测试、XRD和SEM分析等方法,研究了稀土Pr对Al_5 Mg合金的显微组织、凝固区间和室/高温力学性能的影响。实验结果表明,Al_5Mg合金中加入稀土Pr使合金凝固区间变窄,细化了合金组织;Pr的加入净化了合金组织,减少了合金组织杂质缺陷,提高了合金性能;Pr的加入对合金有固溶和强化相强化作用,β-Al_(11)Pr_3强化相具有较高的高温稳定性能,提高了合金的高温性能。     

镍基合金的热变形行为及智能热加工技术研究进展

镍基合金具有优异的高温强度,良好的抗疲劳、抗氧化和抗腐蚀性能,是目前航空航天领域内应用最为广泛的金属材料之一,已成为航空发动机热端部件不可替代的关键材料.镍基合金的高温变形抗力大、成形温度范围窄、微观组织演变复杂,给镍基合金零件的成形制造带来了巨大挑战.综述了近年来镍基合金的高温流变规律及建模、微观组织演变规律与建模、...     

Microstructure Formation in Al-Bi-Co Immiscible Alloys Directionally Solidified with Different Melt Superheat Temperatures

The directional solidification has been carried out for the Al-4Bi-2.5Co (wt pct) alloys with different melt superheat temperatures. The microstructure characterization and the quantitative metallographic analysis have been performed. The results indicated that the Bi-rich sphere size and cellular spacing decrease with increasing melt superheat temperature. The interaction between the advancing solidification interface and the Bi-rich spheres with different sizes was analyzed. The effect of the melt superheat treatment on microstructure evolution was discussed for the immiscible alloys. The microstructure development in ternary Al-Bi-Co alloys directionally solidified with different melt superheat temperatures was clarified.     

静磁场对定向凝固镍基高温合金组织影响的研究进展

综述了国内外静磁场对镍基高温合金组织影响的研究现状,重点分析了施加不同方式、强度的静磁场对定向凝固镍基高温合金枝晶组织、元素偏析、凝固缺陷及高温力学性能的影响规律,并从变截面处杂晶的控制、晶体取向偏离的控制以及对凝固特性的影响机制等方面提出了静磁场在定向凝固镍基高温合金研究中潜在的发展方向。