冷却速度对奥氏体不锈钢Cr15Mn9Cu2Ni1N组织与凝固模式的影响

利用控制冷却速度的凝固实验,研究连铸坯奥氏体不锈钢Cr15Mn9Cu2Ni1N不同冷却速度下的组织和凝固模式.结果表明,缓慢冷却时,显微组织为奥氏体基体上分布着蠕虫状残留铁素体;其凝固模式为全部液相先析出δ铁素体,随后通过固相转变形成奥氏体基体.较高冷却速度时,奥氏体组织有两种形态,一是分布着侧板条残留铁素体的奥氏体,二是圈状的分布在第一种奥氏体晶界的单相奥氏体.分析发现,冷却速度的增加使凝固模式发生如下变化:大部分液相先析出δ铁素体,随后固相转变为奥氏体;剩余液相直接转变为奥氏体.同时发现,氮含量的增加可以减小奥氏体晶粒尺寸.     

过共晶球铁凝固过程中奥氏体的生长方式与形貌特征

采用着色腐蚀技术显示出过共晶球铁中的高温凝固组织，观察分析过共晶球铁凝固过程中奥氏体的生长方式与形持征。结果表明：在非平衡凝固条件下，过共晶球铁凝固时通常会析出初生枝晶和晕圈枝晶，其形成条件主要与冷却速率和熔体的过冷有关。随铸件模数Mc增大，枝晶数量减少，二次臂间距显著增大，形态趋于不发达，由初生枝晶向晕圈枝晶过渡。当Mc≤0.3cm时，二次臂间距的实测值与理论预测值基本吻合。初生石墨球周围往往形成环状封闭奥氏体壳；共晶前期石墨球周围形成封闭或不封闭的框架奥氏体壳；共晶后期石墨球往往被周边生长着的共晶奥氏体所包覆，最终成为共晶奥氏体的一部分。     

Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究

对Ag-Ni偏晶合金开展了快速/亚快速凝固实验,获得了富Ni相粒子均匀弥散分布于Ag基体的合金样品,Ag-Ni合金显微硬度随着合金Ni含量增加和试样凝固过程冷却速率升高而增大,当Ag-4.0%Ni合金液-液相变开始阶段熔体冷却速率达1800 K/s时,其显微硬度接近粉末冶金生产的Ag-10.0%Ni片状电触头的硬度。建立了描述Ag-Ni合金凝固组织演变的动力学模型,模拟计算了Ag-Ni合金凝固组织形成过程,分析讨论了合金成分和试样直径(冷却速率)对Ag-Ni合金凝固组织形成过程的影响。结果表明:富Ni相液滴/粒子形核阶段熔体的冷却速率对合金凝固组织弥散度具有决定性影响;合金的Ni含量越高、试样冷却速率越低,凝固组织中富Ni相粒子平均尺寸越大;Ag-Ni合金熔体冷却凝固时,富Ni相液滴/粒子的尺寸主要受形核和长大控制,Ostwald粗化作用很弱。     

球墨铸铁中白口共晶形成的数值模拟

建立了球铁稳定系和介稳定系共晶转变的数学模型。同时考虑了元素微观偏析和不同组织所产生潜热的影响。对球铁试样进行了定量金相实验分析，并与模拟结果进行了比较，结果表明，石墨球数量和尺寸以及碳化物体积分数的模拟结果与实验结果吻合，对白口共晶生长，碳化物形貌与凝固方式的关系进行了分析和讨论，表明凝固分析和模拟可以在一定程度上预测球铁中白口共晶的生长及最终碳化物的形貌。     

共晶SnAgCu钎料合金定向凝固研究

依据定向凝固技术原理,自行开发出可控凝固平台,并利用该平台对SAC305钎料合金的凝固行为进行研究,分析定向凝固条件对SAC305钎料合金显微组织的影响。在快速冷却条件下,显微组织富锡相有明显定向生长,增大冷却速率可使柱状富锡相连续性增强,并有抑制二次枝晶生长的趋势。快速冷却使金属间化合物尺寸明显减小,弥散分布,达到提高钎料显微硬度的目的。     

定向凝固单相Sn-2%Sb合金的胞/枝晶转变、枝晶生长和显微硬度（英文）

采用单相Sn-2%Sb(质量分数)合金进行水平定向凝固实验,分析凝固热参数对显微组织形貌和长度尺度的影响。在凝固过程中,对沿铸坯长度方向的不同部位进行连续温度测量,用这些温度数据来确定凝固热参数,包括生长速率(V_L)和冷却速率(T_R)。高冷却速率的胞晶和枝晶可以表征铸件不同区域的显微组织,当T_R5.0 K/s时发生枝晶向胞晶的可逆转变。沿定向凝固铸造的长度方向确定胞晶尺寸(λ_c)和一次枝晶间距(λ_1),提出关于λ_c和λ_1与V_L和T_R的实验生长规律,并与垂直向上定向凝固实验结果进行对比分析,并分析显微组织形貌和长度尺度对显微硬度的影响。     

大断(丆口)球铁铸件

一、大断(丆口)球铁件的显微组织通常薄壁铸件中球状石墨形成很好,石墨分布于珠光体,铁素体或者混合体(珠光体+铁素体)基体中。增加铸件壁厚,不仅在凝固期间,而且在γ—α转变期间都会降低冷却速度。这样便导致石墨形状与尺寸的变化,同时也必然影响金属基体和机械性能的变化。     

TC17钛合金自表面纳米化机制及组织演化

采用二元合金晶体相场模型,耦合原子密度场和浓度场,在扩散时间尺度上模拟过冷熔体的形核,生长及粗化过程.研究表明:增加冷却速率,模拟区域内晶核富集,快速长大;一定范围内,随着冷却速率增大,晶粒尺寸减小,组织细化;晶粒长大过程中,晶界主要依靠位错的迁移或攀移进行运动.二元合金模拟还可以应用到枝晶凝固、外延生长,调幅分解中,前景广阔.     

过共晶球墨铸铁中石墨球周围奥氏体壳的形成机制

有用着色腐蚀技术，可清晰地显示出过共晶球墨铸铁中的高温凝固组织，观察分析了石墨球周围奥氏体壳（奥氏体壳是奥氏体枝晶的一部分）的形成机制。结果表明，初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳的形成；奥氏体以石墨生长面（0001）为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳；共晶前期石墨球在枝晶臂间或框架中形核、生长、尔后为枝晶高次臂所包围，形成封闭或不封闭的框架奥氏体壳。共晶后期石墨球不形成奥氏体壳。     

高性能镍基粉末高温合金固溶连续冷却γ′相多阶段析出行为和尺寸粗化动力学研究

本文采用示差扫描量热分析和热模拟连续冷却实验,系统地研究了新型高性能三代粉末高温合金在γ′相固溶线温度以上连续冷却过程中强化相γ′相多批次析出行为。研究结果表明,合金在0.1和0.4 ℃.s_-1冷却速率下可以获得γ′相多模尺寸分布显微组织。这种γ′相多批次析出与冷却速率密切相关,缓慢冷却是造成γ′相尺寸多模分布的主要因素。采用线性回归方法拟合得到二次γ′相平均尺寸与冷却速率定量关系。分析和讨论了在γ相基体上形成多模γ′相尺寸分布的动力学机理。对具有多模γ′相尺寸分布的合金进行时效处理发现,由于合金显微组织中大尺寸二次γ′相的形态不稳定,出现γ′相反粗化现象,即随着时效时间增加,γ′相尺寸逐渐减小。这种反粗化效应使合金强度升高,增强合金显微组织稳定性。讨论了反粗化效应的发生条件,对研发新型高性能粉末高温合金提供制造工艺和组织调控的理论依据。     

A356铝合金的凝固组织特征对固溶处理工艺的影响（英文）

为了提高性能且降低成本,设计末端激冷的砂型铸造实验,研究A356铝合金的凝固组织随冷却速率的演化特征以及不同凝固组织对后续固溶处理过程的影响。实验结果表明:初生相α(Al)的二次枝晶间距、共晶Si的尺寸以及Al-Si共晶体积分数随冷却速率的提高而减小。经过540℃固溶处理1 h后淬火,当冷却速率为2.6 K/s时,共晶Si完全球化;当冷却速率为0.22 K/s时,共晶Si发生部分球化;当冷却速率为0.22和0.12 K/s时,仅共晶Si的边缘发生钝化。同时,当冷却速率为2.6 K/s时,合金具有最大的显微硬度。由此可见,经过高冷却速率凝固后,细化的共晶Si更容易发生球化,从而在给定固溶温度条件下,降低了固溶处理所需要的时间,即降低了生产成本。     

奥氏体化与冷却速率对过共析钢组织的影响

通过使用热膨胀仪模拟奥氏体化与连续冷却过程,研究了一种过共析钢在连续冷却条件下奥氏体化与冷却速率对于先共析渗碳体及珠光体片间距的影响规律.结果表明:提高连续冷却速率、延长奥氏体化时间或者提高奥氏体化温度均可以降低相变温度,扩大相变温度区间,细化珠光体片间距,使先共析渗碳体厚度变薄或变得不连续.然而,过度地提高冷却速率或者奥氏体化温度会导致出现马氏体,破坏组织的均匀性;通过控制合适的奥氏体化温度和冷却速率,大幅度延长奥氏体化时间得到了细化的全珠光体组织,并从C原子扩散和形核生长的角度对实验现象进行了理论解释.     

ASTM A216 WCA铸钢凝固及冷却过程相变的CA模拟

结合Thermo-Calc和Dictra软件考虑了多组元条件下的凝固和溶质扩散过程,建立了元胞自动机(CA)模型,对ASTM A216 WCA铸钢凝固及后续冷却过程的相变进行了模拟.设计了阶梯形试件进行浇注与测温实验,并用OM和SEM观察了铸态试件不同部位的微观组织,测定了先共析α铁素体的含量及其晶粒尺寸、珠光体的层片间距,并将数值模拟结果和实验结果进行了对比,分析了冷却条件对铸态微观组织的影响.结果表明,模拟结果与实验结果符合良好,随冷却速率的增大,先共析α铁素体的含量增加,同时,先共析α铁素体的平均晶粒尺寸和珠光体的平均层片间距减小.     

厚大断面球墨铸铁件凝固过程物理模拟装置的研制

自行研制了操作简单灵活的大断面铸件凝固冷却过程的物理模拟装置——1500℃高温组合武多功能电阻炉.利用该装置控制妒体内小尺寸试样(模拟铸件)的冷却速度,使其近似于大断面铸件局部的冷却过程.结果表明,模拟铸件冷却曲线与Φ590 mmx800 mm的圆柱型大断面球铁铸件冷却曲线相对误差小于1.38%,模拟铸件和实际大断面铸件的显微组织有较好的吻合性.该装置适合于作为大断面铸件研究的实验室研究装置.     

ASP热轧过程X70管线钢的组织性能预测模拟

采用物理冶金模型结合二维温度场对ASP(Angang Strip Production)热轧X70管线钢再结晶、相变等物理冶金过程进行了模拟,并结合BP神经网络对最终的力学性能进行了预测.研究表明,实验钢在层流冷却前的奥氏体晶粒尺寸为10～25 pm,板带横断面奥氏体晶粒尺寸分布不均匀,心部的奥氏体晶粒尺寸比角部大15 μm左右;在给定冷却速率的情况下采用前段冷却方式得到的铁素体分数比后段冷却方式大2%～5%;采用BP神经网络可以把伸长率预测结果相对误差标准差提高1.8% ;Si含量0.2%～0.3%成为其对力学性能影响的转折点.     

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,实现了电磁搅拌作用下Al-5％Cu合金凝固组织的数值模拟.该模型利用ANSYS软件计算电磁力,利用有限差分法计算宏观流场和温度场.在微观计算中,采用基于高斯分布的连续形核模型,并采用KGT生长模型计算枝晶尖端生长速率.模拟和实验结果表明,施加电磁搅拌后,铝合金的温度场均匀,冷却速率加快,利于组织细化.     

冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织的影响

通过改变凝固过程中的冷却速率,研究了冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与成分微观偏析的影响.随冷却速率提高,合金组织明显细化,初生相形貌由粗大等轴枝晶逐渐向细小树枝晶转变,合金凝固过程中形核率增加,合金晶粒尺寸逐渐减小;冷却速率的提高可以降低溶质元素的扩散速率,从而增加合金元素在枝晶干中的固溶度,减轻凝固过程中合金元素Gd与Y的微观偏析,同时使凝固过程中形成的共晶减少,共晶组织分布更加弥散、均匀.     

热处理和凝固冷却方式对高硼高速钢显微组织和性能的影响

研究了冷却方式对高硼高速钢凝固组织的影响及热处理对其硬度和耐磨性的影响.研究发现:石英砂型试样的偏析大,共晶碳化物较粗,尺寸和厚度较大;石墨铸型试样碳硼化合物的尺寸细小且分布均匀性较好;1050℃淬火并525℃回火时,由于残余奥氏体量少,硬度达到最高值,其耐磨性最好.     

一种连杆用高碳非调质钢热变形奥氏体的连续冷却转变

在Gleeble-3500热模拟试验机上.在980℃以2s-1的变形速率,对一种连杆用高碳微合金非调质钢进行变形(真应变0.4)后,采用膨胀法测定其变形奥氏体的连续冷却转变曲线,并对变形奥氏体在不同冷速条件下的显微组织和硬度进行观察和测量.结果表明,该钢奥氏体经过高温变形后,其连续冷却转变曲线上,先共析铁素体转变区较小而珠光体转变区较大;室温组织为珠光体和少量铁素体的混合组织.随着冷却速度的提高,实验钢的显微硬度出现峰值,呈现出先增大后减小随后又增大的特征.     

Mg-Gd-Y-Zr合金可控冷却速率实验方法及凝固组织的X射线断层扫描表征

建立了可控冷却速率的实验方法、凝固过程测温方案和合金内部温度推算方法,对Mg-6Gd-3Y-0.5Zr(质量分数,%)(GW63K)合金开展可控冷却速率实验,结合X射线断层扫描技术、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等实验表征手段,表征可控冷速镁合金的凝固组织形貌并获取定量信息,研究了冷却速率对GW63K合金凝固组织微观形貌、定量信息的影响和变化规律。结果表明：在GW63K合金凝固组织中,共晶呈网络状分布在晶界处,形状不规则的第二相呈岛状分布在共晶组织中;平均冷却速率Rc在0.13～0.33℃/s范围内,随着冷却速率的增加,网状共晶组织更密集、均匀和连续,第二相分布更均匀、尺寸更小,微观溶质偏析减小,第二相和共晶体积分数均呈下降趋势。