元素Cu,Mg对ZA27合金凝固过程影响的研究

本文利用差示热分析DSC研究了元素Cu、Mg对ZA27合金凝固过程的影响。指出Cu对共晶转变区域有明显影响,它的加入扩大了共晶凝固区域,而Mg则大大降低了共晶转变温度,扩大液固两相区,增加α相的数量,提高α相的稳定性。这对控制合金的组织提供了途径。     

试样尺寸对一种单晶高温合金组织的影响

 通过制备两种不同尺寸单晶试样的凝固试验,研究了试样尺寸对DD3单晶高温合金组织的影响。结果表明,在相同的凝固工艺条件下,试样尺寸增大,合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距变大,合金元素的偏析程度稍有增加,枝晶干和枝晶间的铸态γ′相尺寸稍有增大,显微疏松无明显改变,共晶的尺寸和含量增加;经相同的热处理工艺处理后,试样尺寸增大,合金枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸稍有增大。     

热处理对定向凝固CMSX-6合金组织及拉伸性能的影响

采用高速凝固法制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了热处理前后不同部位的显微组织和拉伸性能。结果表明,铸态试样先凝固部分比后凝固部分的枝晶组织更为细密,一次枝晶间距较小,共晶组织含量较少,而抗拉强度高,延伸率较小。热处理后初生相充分固溶形成了成分均一的组织,γ′相得到了明显的细化与均匀化,γ/γ′共晶也发生了溶解并存在固溶微孔。热处理略微提高合金的抗拉强度,但明显提高了合金的延伸率。试样断裂为脆性断裂,铸态为正断型断裂,热处理态为切断型断裂。     

镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

稀土La在Al-Si共晶合金中的偏聚及其与合金细化变质的关系

本文通过定向凝固和液-固界面的微区成份分析及电镜组织观察,研究了La在Al-Si共晶合金中的分布规律和共晶两相生长特点与合金细化变质的关系。试验表明,La在液-固界面前沿明显富集,共晶生长形态发生变化,α-Al领先相树枝晶发展,共晶枝晶和α-Al枝晶均有颈缩和熔断现象。     

Fe-B及Fe-C-B合金的激光熔化激冷

工业纯铁与共析碳钢表面渗硼层先在炉中处理,以获得共晶组织,然后以高能密度激光束扫描;被激光熔化的金属在冷基底的吸热作用下,以非常高的速度冷却并凝固。实验表明,炉内处理后Fe-B合金层的共晶由α-Fe+Fe₂B二相组成,FeC-B合金层的共晶由α-Fe+Fe₃(C、B)二相组成;共晶中Fe₂B为方棒状和Fe₃(C、B)为片层状。激光熔化激冷后,共晶中的相组成及形貌无改变,但棒间距和片间距相应减小了40及100倍。共晶组织的硬度大幅度增高,每个合金系的共晶组织的硬度与尺寸的关系服从Hall-Petch公式。     

BaZrO3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ+α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。     

铸型温度对单晶高温合金叶片凝固组织的影响

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法通过3种不同铸型温度分别制备了[001]取向的DD6单晶高温合金叶片,利用光学显微镜和扫描电镜观察了不同工艺条件下合金的铸态组织,研究了铸型温度对单晶高温合金凝固组织的影响。结果表明,随着铸型温度的升高,合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距变小,合金元素的偏析程度降低,枝晶干和枝晶间的铸态γ′相尺寸减小,共晶的尺寸和含量稍有减小,显微疏松的尺寸和体积分数稍有减小。     

Al含量对镍基单晶高温合金组织 和持久性能的影响

采用选晶法在定向凝固炉中制备了5.6 % Al和6.0 % Al的2种单晶高温合金,保持其它合金元素含量相同,热处理后在1 040 ℃长期时效800 h,采用扫描电镜研究了Al含量对合金共晶含量、热处理组织、长期时效组织和持久性能的影响.结果表明,随着Al含量增加,合金铸态组织中的共晶含量稍有增加,热处理组织中枝晶干γ′相无明显变化,枝晶间的γ′相稍有增大.随着Al含量增加,合金时效组织中TCP相析出量增加,枝晶间γ′相筏排化倾向增加,合金的组织稳定性变差.随着Al含量增加,合金的持久寿命增加,延伸率和断面收缩率减小.      

Co含量对一种新型高温合金铸态及热处理组织的影响

利用高温度梯度真空定向凝固方法,在保持其他元素不变的情况下,制备3种不同Co含量(质量分数,下同)的新型第四代镍基单晶高温合金,研究了Co含量对合金定向铸造凝固过程、热处理过程中偏析行为及显微组织演化的影响规律.研究结果表明：不同Co含量合金的初熔温度变化不大;随着Co含量的增加,合金的固、液相线温度升高,3种铸态合金中,质量分数为9%的Co合金(以下简称9%Co)的一次枝晶干与二次枝晶干间距最小,(γ+γ′)共晶组织含量最多;9%Co合金铸态组织偏析最为明显,Co含量的变化对Re和W等典型负偏析元素的偏析系数影响较大,而对Al和Ta等典型正偏析元素的偏析系数未见明显影响.合金经固溶处理后共晶回溶、枝晶偏析得以消除,二次时效处理后,随着Co含量的增加,γ′相平均尺寸及立方度的变化趋势均为先增大再略微减小.标准热处理后,Co含量对γ′相体积分数未见明显影响,且9%Co合金具有最佳的γ′相平均尺寸和立方度.     

γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀性能的影响

采用电化学测试方法研究了γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀行为的影响,利用光学显微镜和原子力显微镜分析了腐蚀前后的微观组织和相间电位。结果表明,GH4720Li合金中γ/γ′共晶相是由Al、Ti元素偏聚形成。电化学测试结果、原位腐蚀观察以及原子力显微镜测试结果均显示γ/γ′共晶相会导致该合金的耐腐蚀性能下降。GH4720Li合金γ/γ′共晶相中γ′相的耐蚀性元素质量分数低和连续分布是耐蚀性下降的根本原因。     

Re含量对单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

为优化一种单晶高温合金中的Re含量,在真空定向凝固炉中制备了3%Re和5%Re的镍基单晶高温合金,热处理后分别在980 ℃长期时效400、800、2 000 h,测试合金热处理后1 100 ℃拉伸性能,采用JMatPro软件计算了合金相图,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪研究Re含量对合金枝晶组织,热处理组织和980 ℃时效400、800、2 000 h的组织和1 100 ℃拉伸性能的影响。结果表明,随着单晶高温合金中Re含量增加,一次枝晶间距轻微减小,共晶的体积分数升高;γ′相尺寸下降,立方化程度增加;不同Re含量合金时效800 h后无TCP相析出,时效2 000 h后有TCP相析出,随着Re含量增加,TCP相析出量增加。合金组织稳定性随着Re含量增加而降低。随着Re含量增加,合金的高温拉伸性能显著提高。      

Mo含量对第四代单晶高温合金 组织及稳定性的影响

为优化第四代单晶高温合金的Mo含量，在真空定向凝固炉中采用选晶法制备1 % Mo和3 % Mo的2种单晶高温合金, 采用JMatPro软件计算了不同Mo含量合金相图，通过扫描电镜和能谱仪研究Mo含量对合金凝固特征，铸态组织，热处理组织和1 100 ℃/1 000 h长期时效组织的影响.结果表明，随着Mo含量增加，固液相线下移，糊状区变宽，γ′相和TCP相含量增加；铸态合金中共晶含量减少，γ相尺寸减小，其均匀化和立方化程度稍有增加；此外，热处理组织中γ′相立方化程度增加，长期时效组织中TCP相析出量增加，合金的组织稳定性下降.      

ZnAl10Cu2合金铸态显微结构及相结构分析

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等对ZnAl10Cu2合金的铸态显微结构和相结构进行了观察和分析,并对其组织的形成机制进行了研究.研究表明:铸态ZnAl10Cu2合金的凝固组织由初生枝晶α₁及其外围的棒状共晶(α₂+β)组成,在随后的冷却过程中初生α₁相和共晶组织中α₂相均发生共析反应,得到层片状共析组织(α+η),而在室温时效中未完全转变的α₁相和α₂相均发生不连续沉淀形成粒状沉淀组织,其中初生α₁相,为富Al相,是Zn在Al中形成的固溶体,属于强化相,晶体结构为面心立方,β为富Zn相,晶体结构为密排六方.     

Rapid solidification of Al-Cu eutectic alloy by laser remelting

Rapid surface resolidification using a high powered CO₂-laser has been performed on eutectic Al-32.7 wt% Cu at speeds between 0.2 and 8 m/s. By means of longitudinal cuts through the centre of the laser trace, the local growth rate has been measured by observation of the orientation of the microstructure using transmission electron microscopy. The various microstructures as a function of growth rate, are:

• 1.(a) regular lamellar eutectic α-Al/θ-Al₂Cu structure for growth rates below 20 cm/s with interlamellar spacing as fine as 17 nm;
• 2.(b) a new wavy eutectic α-Al/θ'-Al₂Cu morphology for growth rates of between 20 and 50 cm/s;
• 3.(c) a banded structure formed by alternating supersaturated α-Al solid solution and the wavy eutectic for growth rates greater than 50 cm/s.

A recent analytical model for eutectic growth under rapid solidification condition is compared to the experimental results. Contrary to the classical λ²V_s = const. relationship, which predicts a continuous decrease in spacing as the growth rate increases, this new theoretical model clearly predicts a limit for the coupled eutectic growth which finds its analogy in single phase solidification in the limit of absolute stability.     

Stable icosahedral phase in Mg_（44）Zn_（44）Gd_（12） alloy

The microstructure of the as-cast Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy was investigated by using X-ray diffraction(XRD),differentical scanning(DSC),scanning electron microscopy(SEM) and a detailed transmission electron microscope.The XRD,DSC and SEM results indicated that the as-cast Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy were mainly composed of three types of phases:the primary solidification phase,the dendritic phase and the eutectic phase.The primary solidification phase had an icosahedral structure.The dendritic phase was the W-phase,and eutectic structure phase was the Mg 7 Zn 3 phase.Microstructures of icosahedral phase(I-phase),W-phase and Mg 7 Zn 3 phase in Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy were investigated.The results indicated that the I-phase in Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy was a face-centered icosahedral quasicrystal with stoichiometric composition of Mg 42 Zn 50 Gd 8 which had an excellent thermal stability up to 420 °C.The solid solution of the Gd gradually decreased during solidification,which played an important role in activating the formation of Mg 7 Zn 3 phase and W-phase from icosahedral phases.     

高碳铬钢凝固及热处理组织演变规律

摘要：系统研究了高碳铬钢复合轧辊工作层材质在凝固及热处理过程的组织演变规律。利用Thermo Calc软件进行平衡相图计算，阐明了平衡凝固过程及冷却过程中碳化物析出行为。通过热膨胀仪精确测定了奥氏体化温度对合金相变点的影响，获得了珠光体等温转变动力学曲线。结合扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析，确定了热处理工艺对最终显微组织的影响，明确了凝固过程中形成的一次碳化物M7C3和二次碳化物对热处理组织的影响规律，为高碳铬钢复合轧辊工作层材料的实际热处理工艺制定提供理论依据。     

Nonequilibrium solidification of undercooled melt of Ag-Cu alloy entrained in the primary phase

The solidification structure of undercooled melt of Ag-Cu alloy, entrained in its primary Cu-rich phase, has been investigated. The undercooling procedure consisted of equilibration of a Cu-13 pct Ag alloy in the two-phase liquid-solid region, followed by repeated thermal cycling of the liquid. Slow cooling of the sample in the present work established the ability to undercool the melt up to 70 K below the eutectic temperature of this alloy. The microstructure of the undercooled alloy indicated a complete absence of eutectic reaction on subsequent quenching of the melt directly from the equilibration temperature. The compositional analysis of the constituent phases by electron probe microanalysis (EPMA) technique provided evidence for the massive diffusionless solidification of the undercooled liquid. The X-ray diffraction study and electron microscopic examination indicated evidence for the spinodal transformation of the metastable solid solution phase. The composition of the phases formed on decomposition matched well with the calculated coherent spinodal boundaries in this system. The evolution of the metastable microstructure in the mushy-state quenching process of this alloy is discussed.