灰铸铁和球墨铸铁凝固过程中的几个问题(下)

正三、铸铁的共晶转变和生核灰铸铁和球墨铸铁都是共晶型Fe-C合金,共晶转变是凝固过程中最重要的环节。虽然亚共晶铸铁、共晶铸铁和过共晶铸铁中都有初生奥氏体析出,但是共晶转变时并不依托奥氏体生核、结晶,而是在初生奥氏体枝晶间具有共晶成分的铁液中单独由石墨生核开始。灰铸铁和球墨铸铁共晶转变形成的组织,都是由石墨和奥氏体共同形成的共生晶体,但形成的方式有所不同。促进铸铁中石墨的析出,基本上都借助于异质生核的方式。     

部分凝固Sn-Pb共晶合金的显微组织和流变性

用可液淬取样的同轴双筒粘度仪,研究了Sn-Pb共晶合金在切变流动中的凝固组织和流变性质。结果表明：切变凝固的共晶组织是由粒状组织单元构成的,单元内有三种不同形态的共晶区域。凝固中的合金浆粒具有非牛顿流体的流动性质。     

蠕虫状石墨铸铁的凝固过程

通过对各种处理剂处理的蠕虫状石墨铸铁凝固过程的研究,明确了共晶凝固时石墨的析出过程。共晶凝固过程可分为两个阶段：第一阶段形成球状石墨,随之被析出的奥氏体壳包围;第二阶段形成蠕虫状石墨,由于包围球状石墨的奥氏体部分熔解,使石墨与熔液接触生长。说明共晶凝固第一阶段形成的球状石墨成为蠕虫状石墨生长的起点。     

球墨铸铁件凝固过程的数值模拟研究

本文在参考现的的球墨铸铁凝固数值模拟研究成果的基础上，对球铁件凝固过程中的关键总是进行了研究。采用固相率与温度呈指数关系的方程式来处理凝固过程中的共晶潜热释放；用计算各组成相的比容的方法确定共晶转变时的膨胀率；用定量方法来处理型腔扩大。在此基础上研制的球铁模拟软件，可用于实际生产中球铁件的凝固模拟。模拟结果与铸件实际情况相吻合。     

连续电场作用下的铝-铜合金共晶片层形貌

研究了连续电场（包括直流和交流）作用下铝-铜共晶合金凝固组织的形貌。结果表明：经过电场处理后，铝铜共晶合金凝固组织发生了明显的变化；直流电场作用后共晶片层间距经历了一次先减小后增大的过程，并且在较大的电流密度时共晶片层开始发生紊乱；交流电场作用后共晶片层消失，取而代之的是退化共晶组织。     

定向凝固条件下Al-2.0?共晶合金中Al_3Fe相的生长过程

利用定向凝固技术研究生长速度、合金元素Mn对共晶Al_3Fe相生长过程的影响。研究表明：随着生长速度的增加,共晶Al_3Fe相将发生由退化共晶向片状→针片状→针状的转变。加入合金元素Mn后,共晶Al_3Fe相的形貌由片状、针片状向汉字状、树技状转变。同时,讨论了各种形貌共晶组织的形成机理。     

Al接触共晶反应钎焊接头形成过程和机理

用电子探针和扫描电镜分析了Al接触共晶反应钎焊接头的形成过程和机理。Al接触共晶反应钎焊反应层形成过程可分为 3个阶段 :①原子之间的扩散和溶解。②成分均匀化。③反应层的等温凝固。Cu原子可以沿Al的晶界优先扩散 ,达到共晶成分后形成液相 ,实现Al的接触共晶反应钎焊。     

稀土合金对高铬铸铁共晶组织及性能的影响

高铬铸铁的韧度与枝晶间共晶碳化物的数量与分布有密切关系。通过定向凝固试样,考察了稀土合金对亚共晶及共晶成分高铬铸铁共晶组织的影响,测定了奥氏体（γ）一次臂的横截面积（Dγ）、共晶区域直径（EW）及碳化物间距（FSC：共晶区域中心碳化物间距;FSC：共晶区域边界碳化物间距）,以及力学性能。结果表明,稀土合金对高铬铸铁共晶组织有明显的细化作用,对其韧度也有一定的贡献。本文还对稀土的作用机理进行了讨论。     

球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线精密测量方法

为了实现球铁球化效果与铁液特性炉前快速评价,设计一种新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置。该装置主要由圆柱形干型砂样杯、热电偶、膨胀杆、单侧线位移传感器等部分构成。将待测铁液浇入砂型样杯,通过热电偶和位移传感器可同时记录试样凝固的冷却曲线和径向膨胀/收缩线位移双曲线。分析新型装置的工作原理以及为提高检测精度而采取的膨胀杆自伸缩补偿方法。铸造车间实测结果表明,样杯内试样凝固过程的温度变化和径向线性尺寸变化均可通过新型装置实时精密记录。新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置,不仅可以用于球铁球化孕育效果的球化率评价,而且可以用于铁液石墨球析出的动力学研究。     

抽拉速率对一种镍基单晶高温合金凝固组织的影响

研究了抽拉速度对一种镍基高温合金DD98凝固组织的影响。结果发现随着抽拉速率的增加，DD98合金由胞状凝固转变为枝状凝固，γ‘相尺寸变小，由不规则形状逐渐变为规则的立方体形状，γ／γ‘共晶的含量逐渐增加，而共晶中的初生γ‘相尺寸逐渐减小。在胞枝晶转变处存在一次枝晶间距最大值。     

Al-Fe二元合金共晶组织的数值模拟

在考虑温度梯度对共晶生长的影响并假设固液界面为曲面的基础上,建立了与时间相关的层片共晶生长的自调整模型,采用有限差分法进行了数值求解。对含2％Fe的共晶Al—Al3Fe组织的平均层片间距进行了数值模拟,计算出了固液界面前沿的浓度场分布。采用定向凝固试验验证了模拟结果的正确性。     

高强铝合金2219液化裂纹研究

用热塑性试验评定2219铝合金的液化裂纹敏感性，利用扫描电镜对热塑性试样断口进行了分析。结果发现：α(Al)-CuAl2离异共晶熔点高于α(Al)-CuAl2共晶；加热过程中α(Al)-CuAl2离异共晶后熔化，冷却过程中离异共晶先凝固结晶，因此2219铝合金脆性温度区间较窄；α(Al)-CuAl2离异共晶的凝固结晶使合金在高温下迅速恢复强度和塑性，使2219铝合金液化裂纹敏感性低，焊接性好。     

灰铸铁非平衡凝固过程的微观数值模拟

根据灰铸铁非平衡凝固过程的特点,提出了数值模拟其凝固组织的一套方法,其中主要包括奥氏体枝晶生长过程体积分数的计算以及晶粒接触因素的处理。该方法经以样杯中浇注的试块为对象进行试验验证,模拟得到的冷却曲线、奥氏体体积分数及共晶团体积粒子数均与实测结果取得了较好的一致。     

电磁搅拌对HK40钢离心铸管显微组织及蠕变性能的影响

电磁离心铸造HK40钢管的凝固组织由外层的倾斜柱状晶和内部等轴晶组成，随着励磁电流的增大，柱状晶偏斜角增加，等轴晶晶粒变细，晶界共晶碳化物数量增加，时效析出二次碳化物减少。在3A的励磁电流搅拌作用下，共晶碳化物引起的晶界强度和二次碳化物引起的晶内强度获得最佳配合，使HK40离心铸管蠕变抗力最大，增加或减少励磁电流都会使蠕变抗力降低。     

消除球铁缩松的工艺实践

球墨铸铁的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三部分。其中凝固收缩和凝固的方式影响球铁的缩松倾向。球墨铸铁是以体积凝固方式凝固的。在球铁中,球状石墨在奥氏体包围下长大。当共晶团长大互相接触后,石墨球继续长大的体积膨胀力大部分作用在相邻的共晶团上,趋向于把它们挤得更开,使期间的孔洞增大。在最后凝固的部位,由于共晶团互相     

微波GaAs 功率芯片AuSn 共晶焊接微观组织结构研究

文中采用Au80Sn20共晶焊料对GaAs功率芯片与MoCu基板进行焊接,分析了焊接温度、摩擦次数等工艺参数对共晶焊接的影响,给出了GaAs芯片共晶焊的工艺参数控制要求,通过扫描电镜及能谱仪分析接头的显微组织、元素分布,通过X射线检测仪测定接头的孔洞率,研究GaAs芯片背面和MoCu基板表面的镀层与焊料之间的相互作用以及焊缝的凝固过程.GaAs芯片背面的Au层部分溶解在AuSn焊料中,MoCu基板表面的Au层完全溶解在AuSn焊料中,焊缝与Ni层结合,焊缝由靠近两侧母材的ξ-Au5Sn金属间化合物层和中间的Au-Sn共晶组织组成.     

Al2O3/YSZ共晶复合陶瓷的残余应力及其对力学性能的影响

在国外对定向凝固Al2O3／YSZ共晶复合陶瓷残余应力研究基础之上，阐述复合陶瓷内部残余应力的产生、影响因素及其对材料力学性能的影响，并且结合以燃烧合成、快速凝固技术开发出的新型高强韧Al2O3／YSZ共晶复合陶瓷，深入探讨残余应力与材料强韧化本质之间的联系。分析得出材料内部残余应力的状态与大小受ZrO2马氏体相变、材料成分及ZrO2相空间分布、大小与形态控制。经合理控制的、分布于Al2O3基体上的残余压应力不仅是定向凝固共晶复合陶瓷强韧化的重要因素之一，更是使燃烧合成／快速凝固共晶复合陶瓷脆性补强体（Al2O3棒晶）得以强化，并通过裂纹桥接、棒晶拔出以实现材料韧化的关键。     

快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料钎焊接头的显微组织

采用单辊法制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金,在相同钎焊工艺条件下,用扫描电镜及能谱仪、拉伸试验机研究了普通和快速凝固态钎料对紫铜板钎焊接头的组织、断口形貌、界面化合物和接头性能。结果表明:与普通钎料相比,快速凝固态钎料钎焊接头组织细化,初生β-Sn相尺寸减小而数量增多、共晶组织明显减少,并且初生相与共晶组织界线变得模糊;剪切断裂时形成的韧窝更多,钎焊接头的韧性得到提高。     

定向凝固技术制备多孔铜及其力学性能

利用铜与氢在高温下发生的共晶反应,采取定向凝固的方法制备出孔隙率大于15%的多孔铜基材料,并研究了其显微组织和力学性能.结果表明:只有在高压力下发生的共晶反应才能制备出沿凝固方向生长的细长孔隙和沿垂直于凝固方向呈规则圆形分布的多孔材料,其抗拉强度较其它方法制备的高2～3倍,而且气孔的存在能较好地吸收弹性能.     

变质及热处理对过共晶铝硅合金组织与滑动磨损性能的影响

采用新型含TiC—RE—P的JHSM复合变质剂在850℃对过共晶Al-20％Si合金进行变质处理。研究结果揭示,经过变质处理后,初生硅的平均尺寸和形状由变质处理前100--250μm的不规则形状转变为变质处理后15～30μm的块状;变质处理后过共晶铝硅合金的硬度和耐磨性明显提高。