TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

TiAl基合金冷坩埚定向凝固研究现状与发展趋势

冷坩埚定向凝固技术基于材料电磁加工原理,将合金连续熔化、电磁约束成形和连续凝固过程统一,避免模壳法定向凝固造成的合金熔体污染,是TiAl等高活性合金高纯净定向凝固的重要方法之一。报告了TiAl基合金冷坩埚定向凝固技术的研究结果,建立了电磁场、温度场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。通过改变冷坩埚的横截面形状,初步制备出具有定向凝固组织的TiAl基合金圆、方和扁锭,研究结果表明该方法不但适合于Ti—Al二元合金,而且施与多元多相TiAl基合金也是可行的。通过对成分和组织的控制,所研究的TiAl基合金定向凝固试样的室温拉伸塑性最高达到1．5％左右。最后指出将该方法应用于耐高温的轻质高Nh含量的γ-TiAlNb合金的定向凝固是未来的发展趋势。     

TiAl基合金定向凝固中领先相的确定及影响因素

TiAl基合金因其优异的高温性能及较低的密度成为近年的研究热点,室温塑性是其走向工程化应用最主要的障碍。通过定向凝固技术控制TiAl基合金片层取向与生长方向平行时,可有效提高其综合力学性能,领先相的选择及生长取向的控制是TiAl基合金片层取向控制的关键因素。本文综述了定向凝固TiAl合金领先相的类型及生长取向的几种确定方法,及其生长取向的影响因素,最后总结了领先相生长取向控制的研究方向,对制备定向凝固TiAl基合金叶片具有重要的指导意义。     

TiAl—Cr合金中的β2相

在Ｔｉ（４４～４８）Ａｌ（３～６）Ｃｒ（摩尔分数,％）的三元合金中,存在Ｂ２结构的体心立方有序β２相,其形成与含Ｃｒ量有关。β２相铸态成分可表示为：Ｔｉ５５Ａｌ３３Ｃｒ１２。β２相是该合金中显微硬度最高的相,其硬度值随合金中Ｃｒ含量增加而提高。β２相常分布于γ晶界,起阻碍晶粒长大作用。     

TiAl基合金高温氧化动力学分析

关于ｉＡｌ的高温氧化问题，国内外已有广泛报道［１，２］，但缺乏对氧化产物的系统分析．本文从氧化物生成热力学角度讨论了二元ＴｉＡｌ及三元ＴｉＡｌ－Ｃｒ合金氧化产物的生成趋势，旨在为ＴｉＡｌ氧化层构造研究提供理论基础．１ＴｉＡｌ氧化物的热力学计算 二元ＴｉＡｌ在９７３Ｋ以上高温氧化时，生成两种稳定的氧化物［３］：Ｒ－ＴｉＯ２和α－Ａｌ２Ｏ３。由于ＴｉＯ２与Ａｌ２Ｏ３的生成自由能相近［４］，在原子比约为 １：１的 ＴｉＡｌ基合金中，将几乎同时生成两种氧化物，故不能形成单一致密的Ａｌ２Ｏ３保护层． 式中：气…     

TiAl基合金的制备

在Ｔｉ—Ａｌ系金属间化合物中，ＴｉＡｌ基合金是最有商业竞争力的，具有在下个十年推动结构材料变革的潜力［１］．同时，作为减重材料来代替镍基超合金，已经应用在喷气式发动机和一些非航空用结构件上，如汽车发动机叶片等．由于双相区微观结构控制能力的提高和它们显示出的更多优异性能，当前研究［１－４］的重点一般放在具有少量第二相（ａ２相和有序相）的近ＴｉＡｌ基合金上，近－ＴｉＡｌ基合金铝含量固定在４５％－４８％（原子分数）Ａｌ上，一般含有０．１％～２．５％第二相元素，如Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｍｏ等元素．…     

W对γ-TiAl基合金单向凝固组织的影响

采用电弧熔炼并直接在冷坩埚中凝固,得到了具有单向凝固特征的TiAl合金纽扣锭,以此研究了合金元素W对单向凝固组织的影响.结果表明,W对TiAl合金单向凝固的枝晶组织有细化作用,当W含量为2.5%时,可以将凝固组织的晶粒宽度减小到200 μm,二次枝晶间距减小到50 μm.随着W含量的增加,先凝固形成的β相晶粒内部出现网络分布的富W相,并最终转变为B2相.Ti-46Al合金中加入W元素后,片层团尺寸及片层厚度减小.     

β相稳定元素对TiAl合金高温变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了Ti-44Al、Ti-44Al-6Nb和Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金在1 100～1 250℃和0. 01 s-1条件下的热变形行为。研究结果表明,添加β相稳定元素可降低TiAl合金的流变应力,在相同变形条件下Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金具有更低的峰值应力。高温变形时,TiAl合金主要发生片层弯曲和拉长协调变形,以及片层团晶界处动态再结晶和B2相协调变形。动态再结晶程度随着变形温度的升高以及β相稳定元素含量的提高而增加,B2相协调变形和促进动态再结晶是TiAl合金的主要软化方式。添加β相稳定元素和控制B2相含量能有效改善TiAl合金热加工性能。     

粉末冶金TiAl基合金及其力学性能的研究进展

综述了粉末冶金法制备TiAl基合金的几种方法，包括预合金粉末法、元素粉末法、自蔓延高温合成、放电等离子烧结等方法，介绍了采用粉末冶金方法制备TiAl基合金的力学性能的研究，指出当前粉末冶金TiAl基合金制备中存在的问题及研究重点。     

β相区凝固的铸造γ-TiAl基合金的微观组织(英文)

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及差示扫描量热仪(DSC)研究Ti-43Al-4Nb铸态合金及其热处理态合金的显微组织以及相转变行为。结果表明:通过从β相区凝固的方法可以获得组织细小的铸态Ti-43Al-4Nb合金;凝固过程中γ晶能够直接从β相中形核,β相与γ相沿初始α晶界共存,有效地抑制了铸态Ti-43Al-4Nb合金晶粒的长大;Ti-43Al-4Nb合金在凝固过程中的相转变顺序为L→L+β→β→α+β→α+βr→α+γ+βr→(α2+γ)片层+γ+βr;经1250℃、16h热处理后,Ti-43Al-4Nb合金的显微组织与铸态组织相比有一定程度的粗化;由于Nb元素的充分扩散以及β相的非平衡状态,经过上述热处理过程后残余β相能够被完全消除。     

Al-Cu合金凝固过程的模拟与分析

利用Jmat-Por软件模拟计算Al-Cu合金的凝固路径及合金中Al3(Zr,Ti)相的生成温度、生成数量随Zr和Ti元素含量变化的规律。结果表明,计算机模拟与DSC和微观组织测试结果基本一致;Al3(Zr,Ti)相的百分含量随着Zr和Ti含量的增加而逐渐上升,同时Al3(Zr,Ti)相的生成温度也随着Zr和Ti含量的增加而逐渐增加;当两种元素的含量在0.20%~0.45%之间变化时,这种相的形成温度区间为754~816℃。     

Phase and Microstructure Selection During Directional Solidification of Peritectic Alloy Under Convection Condition

A phase and microstructure selection map used for peritectic alloy directionally solidified under convection condition was presented,which is based on the nucleation,constitutional undercooling criterion(NCU criterion),and the highest interface temperature criterion.This selection map shows the relationships between the phase/microstructure,the G/V ratio(G is the temperature gradient,V is the growth velocity),and the alloy composition under different convection intensities and nucleation undercoolings.Comparing with the results from directional solidification experiments of Sn–Cd peritectic alloys,this selection map was generally in agreement with the experimental results.     

Al-Si合金凝固过程中的计算机模拟与分析

采用铸锭冶金法制备了Al-Si合金,得到了不同Si含量和浇注温度下合金的凝固金相组织,并采用计算模拟的方法与试验结果进行了对比。结果表明,在不同的浇注温度下的模拟结构与试验结果较好的吻合。     

Al-40%Cu合金定向凝固过程中的微观组织分析

采用连续切片技术对Al-40%Cu过共晶合金在定向凝固过程中初生Al2Cu相的三维微观组织进行了研究,探讨了三维共晶组织在定向凝固速率跃迁条件下的演变机制和间距调节机制。结果表明:A1-40%Cu合金在定向凝固过程中,抽拉速率发生跃迁后,三维共晶组织中的层片组织转变为棒状组织,共晶组织是通过三维空间下非同一平面的分叉和分枝行为连续调整组织间距。     

Fe3Al基合金的堆焊工艺试验研究

采用钨极氩弧焊(GTAW)方法在1Cr18Ni9不锈钢基体上进行Fe3Al合金堆焊性试验，结果表明：在焊接电流为80A，焊接电压为13-15V，预热温度为150℃，焊接速度为1．5mm／s，单道焊，焊后空冷条件下，可以在不锈钢基体上得到高硬度且韧性较好的堆焊层，且焊缝成形良好，表面无延迟裂纹出现。     

纯铝基泡沫材料凝固过程的研究

采用熔体直接发泡法制备纯铝基泡沫材料,研究了熔体发泡后泡沫体在自然冷却条件下的凝固特性,分析了强制水冷条件下泡沫体的凝固过程.结果表明,当纯铝基泡沫自然冷却时,表现出外层泡沫以层状凝固方式凝固,内层泡沫以体积凝固方式凝固的特性,得到的泡沫铝中心轴处有裂纹缺陷出现;当泡沫体在强制水冷下冷却时,泡沫体以层状凝固方式凝固,得到的泡沫体内部孔隙均匀,无裂纹缺陷.通过建立纯铝基泡沫凝固模型,分析可知,层状凝固时,凝固收缩均匀分布于整个泡壁.整体凝固收缩消除了泡壁局部由于凝固而产生的裂纹,使泡沫铝孔隙均匀,内部无裂纹缺陷产生.     

深过冷Cu40Co40Ti20合金的亚稳相分离与快速凝固

利用电磁悬浮技术和熔体快淬使Cu40Co40Ti20合金熔体达到深过冷,发生亚稳相分离.经悬浮冷却凝固的Cu40Co40Ti20发生液相分离,富Cu相中出现富(Co,Ti)相枝晶,富(Co,Ti)相中形成二次析出的富Cu相;经纯铜快淬处理的合金形成外层为富(Co,Ti)相,内部为富Cu相的双层球状结构.两种方法得到的组织中,富(Co,Ti)相内部均出现了二次析出的富Cu相小球.对样品进行X射线衍射分析,相组成主要有(Cu)和Co2 Ti相.     

ZAlCu4合金凝固过程相变热传导的有限元分析

根据相变热传导的等效热容法有限元理论，对ZAlCu4合金凝固过程的温度场进行了瞬态求解，分析铸件长度方向上各点处的温度值随时间的变化关系，以及在不同时刻长度方向上各点的温度分布。计算结果与实测值吻合得较好，这为模拟ZAlCu4合金在凝固过程中微观组织的演化过程奠定了理论基础和前提条件。     

热分析在Fe-B合金深过冷凝固过程中的应用

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的深过冷技术,研究了Fe-B共晶合金熔体的深过冷及超过冷凝固组织与冷却曲线的关系.凝固过程的热分析表明,合金熔体冷却曲线的变化体现了熔体的过冷程度,即通过对冷却曲线特征参量的分析能够直接确定深过冷/超过冷凝固组织的获得,而且过冷度与初生相的形核、分布、晶粒大小及共晶组织形貌等凝固特征的对应关系也能够通过冷却曲线反映出来.     

Co-Sb合金定向凝固过程中的组织演变分析

以Co-Sb合金为对象,研究了定向凝固过程中合金的组织演变过程,分析了不同凝固速率对合金组织的影响。结果表明,定向凝固速度为2μm/s时,合金凝固组织只有后续凝固的Sb和包晶相CoSb3两相。