热处理对不同冷速Al合金共晶相形貌及含量的影响

选取成分为Al-5.17Cu-2.63Si(合金A)、Al-4.29Cu-1.09Mg(合金B)和Al-2.09Si-1.66Mg(合金C)三元铝合金,分别进行不同冷速下的凝固实验。对比研究不同凝固速率下得到的共晶相形貌与含量在接近各合金体系三元共晶温度下热处理前后的变化行为。结果表明:同一合金冷速越慢,得到的原始组织二次枝晶间距越大,合金A的石墨型、砂型、保温型冷却组织的二次枝晶间距分别为24.17、63.32和99.88μm,合金B的二次枝晶间距分别为24.35、82.78和139.42μm。均匀化热处理的热扩散过程可以明显地溶解非平衡共晶相,由于原始组织的尺度不同,共晶相所处的溶解阶段与溶解程度不同。合金A的石墨型、砂型、保温型组织热处理后与热处理前的共晶相含量比值分别为0.44、0.49和0.68,合金B的共晶相含量比值分别为0.084、0.30和0.38。     

定向凝固速率对Al-Al_2Cu过共晶合金中组织形态及取向变化的影响

对Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金在2、10和100μm/s速率下进行定向凝固实验,观察了不同速率下的组织形态,并分析造成组织形态差异是由于各相之间的竞争生长所致;采用X射线衍射技术对过共晶合金中Al_2Cu相进行宏观极图测试并计算其取向分布函数(ODF),同时采用EBSD技术对定向凝固样品进行微观取向测试。结果表明:当定向凝固速率为2μm/s时合金组织为全共晶组织(Al/Al_2Cu),其中的Al_2Cu相取向集中在(001)方向;随着凝固速率增加到10μm/s时,Al_2Cu相优先共晶相生长形成初生Al_2Cu相枝晶组织,具有小平面相生长特征,其取向主要集中在(001)方向;当凝固速率达到100μm/s时,Al_2Cu相枝晶为非小平面特征的复杂枝晶形貌,其取向集中在(100),(110)和(001)等方向;且Al_2Cu相枝晶沿着平行于定向凝固热流方向生长。XRD宏观取向结果表明,取向更为集中的定向凝固组织在相对较低的抽拉速率下可以得到很好地控制。     

冷速对Al-4.29Cu-1.09Mg合金凝固组织的影响

选取Al-4.29Cu-1.09Mg合金,采用石墨型、砂型、保温材料等3种铸型进行了凝固试验,采用扫描电镜、能谱分析等手段研究了不同冷速铸锭的凝固相组成与形貌、硬度、二次枝晶间距等。结果表明,随着冷却速率的提高,合金凝固组织的二次枝晶臂间距明显减小,硬度增大。在二次枝晶臂尺度范围内,砂型铸锭中Cu和Mg元素出现了明显的微观偏析,枝晶臂边缘成分明显高于枝晶臂中心,并发现Cu元素的偏析程度要大于Mg。     

生长速率对定向凝固Zn-Al-Bi共晶合金显微组织、力学性能和电学性能的影响（英文）

采用Bridgman型定向凝固炉在一定温度梯度和不同生长速率下制备Zn-5%Al-0.2%Bi(质量分数)合金。测量了定向凝固Zn-Al-Bi合金的枝晶间距、显微硬度、抗拉强度和电阻率。采用线性回归分析研究生长速率对合金枝晶间距、显微硬度、抗拉强度和电阻率的影响。在低生长速率下(小于450.0μm/s),所得结果与在相似生长速率下定向凝固的Zn-Al合金的结果吻合,但与Jackson-Hunt共晶理论和高生长速率下的实验结果不同。Zn-Al-Bi共晶合金的临界生长速率为450μm/s。从热流-温度曲线中可以得到,Zn-Al-Bi合金的熔化焓、固液相比热差以及熔化温度分别为112.55 J/g、0.291 J/(g·K)和660.20 K。     

定向凝固恒速和跃迁加速下Cu-12.58%Mg过共晶合金的凝固组织演变

在定向凝固恒速和跃迁加速下,研究了Cu-Cu2Mg过共晶合金中Cu2Mg初生相和共晶组织的变化。结果表明,在定向凝固速率5～100μm／s下,Cu2Mgg初生相领先共晶组织生长,生长方向与定向凝固方向一致,界面形态从侧枝较少的树枝晶变为间距较小的细枝晶形态。在定向凝固速率从2μm／s跃迁加速到20μm／s下,生长Cu2Mg初生相枝晶有的被抑制停止生长,有的出现细化,面共晶组织细化是通过层片中Cu相分枝进行的。研究表明,通过定向凝固跃迁加速工艺方法,可使Cu—Cu2Mg共晶组织层片间距更加细化。     

晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响

采用定向凝固方法,研究了晶体生长速率对定向凝Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响.试验结果表明,晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织影响非常显著.生长速率较低时,获得的组织为粗大的树枝晶,一次和二次枝晶都比较发达,定向凝固组织特征不明显;晶体生长速率为60 μm/s以上时,定向凝固组织特征明显显现出来;随着晶体生长速率的进一步提高,枝晶细化,枝晶间距明显减小;晶体生长率为123μm/s时,此时测得一次枝晶间距值(104.7μm)和Hunt模型的计算值(98.8 μm)能比较好的吻合.     

工艺参数对电磁冷坩埚定向凝固Nb-Si基合金固液界面的影响

采用电磁冷坩埚定向凝固技术研究了加热功率、抽拉速率和保温时间对Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-2Hf(原子分数,%)合金固液界面的影响.采用正交实验制备合金试样.结果表明,延长保温时间、减小抽拉速率和提高加热功率有利于保持固液界面的宏观形态为平界面.随着抽拉速率的增加,初生Nb固溶体(Nbss)一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐减小;随着加热功率的增加,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐增加;随着保温时间的延长,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距先增大后减小.增大抽拉速率、减小加热功率和缩短保温时间有利于一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距的细化.     

Ti14Cu合金的定向凝固组织及相研究

研究了100、500、1000μm/s三种抽拉速率下Ti14Cu合金的定向凝固组织演变,通过光学显微镜和扫描电镜观察微观形貌,通过X射线衍射仪测定定向凝固组织中的相。结果表明,随着抽拉速率的提高,柱状晶组织变细且数量增多,枝晶间距减小而枝晶间隙的第二相析出物量增加。当合金成分及温度梯度一定时,二次枝晶间距与抽拉速率成反比。二次枝晶间距的Furer-Wunderlin模拟结果与试验测定的数据相吻合。     

铝含量对热浸镀锌合金耐蚀性的影响

采用光学显微镜、电化学测试、SEM等方法研究了Zn-4Al,Zn-5Al和Zn-6Al热浸镀锌合金的显微组织和耐蚀性。结果表明,Zn-4Al合金由Zn-Al层片状共晶组织和大量的初生β-Zn相枝晶组成,Zn-5Al合金为Zn-Al共晶组织加少量的初生β-Zn相组成,Zn-6Al合金为初生的块状α-Al相和Zn-Al共晶组织组成,块状α-Al相周围的共晶组织多为颗粒状。Zn-5Al合金的自腐蚀电流密度J_corr最小,极化电阻R_p最大,合金表现出最好的耐腐蚀性。Zn-4Al和Zn-5Al合金是由初生的β-Zn相被优先选择腐蚀,Zn-6Al合金是由块状的α-Al相周围的共晶组织被优先选择腐蚀。     

定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明：定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。     

冷却速率对Al-4.6Cu-Mn合金凝固组织的影响

以添加不同Mn含量的Al-4.6Cu-Mn合金为对象,利用FE-SEM、VNT Quant Lab-MG专业定量金相分析系统软件研究了不同冷却速率下Al-4.6Cu-Mn合金的二次枝晶间距、非平衡共晶相体积分数以及微观凝固组织形貌特征。结果表明:冷却速率在540～106 K.s-1范围时,随着冷却速率的提高,Al-4.6Cu-Mn合金非平衡共晶相体积分数随之降低,二次枝晶间距减小,非平衡共晶相形态细化;当Mn含量增加时,Al-4.6Cu-Mn合金中非平衡共晶相体积分数随之增大。     

凝固速率跃迁对定向凝固Al-40%Cu过共晶合金初生Al_2Cu相的影响

采用高温度梯度定向凝固装置进行了Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金的定向凝固实验,研究了凝固速率跃迁过程中的凝固组织演变.结果表明,当定向凝固速率从10μm/s跃迁减速到2μm/s时,由于固/液界面附近的液相成分向共晶点成分变化以及耦合共晶组织的界面生长温度高于初生Al_2Cu相的界面生长温度,合金凝固组织从初生Al_2Cu枝晶和Al/Al_2Cu共晶组织转变为全耦合层片共晶组织.组织转变过程中,板条状的初生Al_2Cu相先分解成小尺寸的初生相,然后小的初生相逐渐被共晶组织所取代,这种组织转变是凝固界面前沿液相中溶质扩散不足造成的,而不是由合金中存在的热及溶质对流引起的.在初生相生长形态中,由于凝固速率跃迁引起的界面前沿液相中Cu成分富集,造成凝固界面生长温度升高,Jackson因子α变小,Al_2Cu初生相由小平面相向非小平面相转变.     

复合变质剂对高铬白口铸伯组织与性能的影响

用定向凝固方法系统地测定了复合变质剂高铬白口铸铁基体组织数量，奥氏体树枝状晶二次枝晶臂间距、共晶区域中心碳化物间距和边界碳化物间距的影响，同时测定了力学性能。如果表明，加入复合变质剂使合金基体组织数量增加，二次枝晶臂间距ｄ减小，共晶区域中心碳化物间和边界碳化物间距减小，均匀度提高，碳化物长条状变为团块状。     

PMO对定向凝固GCr15轴承钢枝晶臂间距的影响

为了解脉冲磁致振荡(pulse magneto-oscillation, PMO)技术对GCr15轴承钢定向凝固组织的作用，通过改变PMO参数和抽拉速率，研究了不同抽拉速率下PMO对定向凝固GCr15轴承钢枝晶臂间距的影响。结果表明：在相同抽拉速率下，PMO的峰值电流依次为150、250、350k_i A时，GCr15轴承钢的一次和二次枝晶臂间距先增大后减小。当峰值电流固定为350k_i A时，随着PMO频率从90、240、390k_f Hz依次增大，一次枝晶臂间距先减小后增大，二次枝晶臂间距逐渐变大。同时，随着抽拉速率的提高，枝晶臂间距减小幅度逐渐降低。通过测量温度梯度发现，在PMO作用下，固-液界面前沿液相中温度梯度的提高和溶质分布的变化，是枝晶臂间距减小的主要原因。     

高梯度快速定向凝固下DZ22高温合金的显微偏析

利用超高梯度快速定向凝固装置，对ＤＺ２２合金在快速定向凝固下的枝晶组织和显微偏析进行了研究。实验结果表明：快速定向凝固的一次枝晶间距和二次枝晶间距及冷却速率随凝固速率变化有一极值。在凝固速率８１５μｍ／ｓ时，枝晶间距（λ１，λ２）为最小，而冷却速率为最大。各元素显微偏析程度随冷却速率增大而减小。除Ｈｆ元素外，在最大冷却速率５４℃／ｓ（Ｒ＝８１５μｍ／ｓ）时，其余元素的偏析比均趋于１     

磁型铸造磁场强度对A356合金凝固组织的影响

利用磁型铸造成形工艺,将恒定电流产生的磁场作用于铸造铝合金A356。利用光学显微镜研究了磁场强度对合金凝固组织的影响,用Image-Pro Plus图像分析软件对α-Al初晶的二次枝晶臂间距、共晶组织含量以及共晶硅的长、宽和长宽比进行统计分析。结果表明:磁场强度由132 Gs增加至192 Gs时,熔断的二次枝晶数量逐渐增加,磁场强度为192 Gs时,熔断的二次枝晶臂数量达到最多,且呈现蔷薇状的形貌;二次枝晶臂间距逐渐减小,最小的二次枝晶臂间距为38.12μm;共晶组织含量同样呈降低趋势;而随着磁场强度的增加,共晶硅粒子的长、宽均呈现增长的趋势,其长宽比由2.63增至5.88。     

定向凝固过共晶合金Al-Al_2Cu的组织演化及取向分析

采用恒速及跃迁减速定向凝固方法制备了Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金,对金属间化合物初生Al2Cu相的组织及取向演化进行了研究.结果表明,当定向凝固速率恒定为10μm/s,抽拉100 mm时,合金成分随着凝固距离的增大而减小,初生Al2Cu相枝晶由规则棱面V型转变为非棱面形貌,在抽拉距离80 mm附近消失,其生长方向由[110]方向转变为(121)晶面的法线方向;当定向凝固速率由10μm/s跃迁减速至2μm/s时,合金成分在变速界面后随着凝固距离的增大先增大后减少,初生Al2Cu相枝晶由规则棱面V型变为非棱面长条状形貌而后消失,其体积分数先增大后减少,Al2Cu相的生长方向由[110]方向转变为平行于热流方向的[001]方向.定向凝固恒速与跃迁变速下初生Al2Cu相枝晶生长机制存在异同,凝固工艺参数成为影响枝晶最终组织形态和生长方向的主要因素.     

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。     

凝固速率对定向凝固合金DZ22枝晶臂间距和枝晶偏析的影响

采用新研制的超高梯度定向凝固装置，研究了不同凝固速率下定向凝固高温合金ＤＺ２２枝晶臂间距和枝晶偏析。结果表明，冷运速率增大，枝晶臂间距显著细化，枝晶偏析被强烈抑制。当冷运速率为５２．４Ｋ．ｓ＾－１时，一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别为２８．８和８．４μｍ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｗ等元素的偏析比均趋近于１。     

定向凝固下Cu-0.5Cr合金的界面形态和组织演化

采用定向凝固工艺研究了不同速率下Cu-0.5Cr合金的凝固组织演化。结果表明,在温度梯度为200K/cm下,定向凝固速率由2μm/s增加到500μm/s时,凝固组织依次呈现平界面组织→胞状组织→枝晶组织→细胞状组织→板条状组织。试验中凝固速率达到10μm/s后,合金定向凝固组织中存在非平衡凝固的共晶组织,其体积分数随凝固速率的增加逐渐减少。不同凝固速率下初生α-Cu的一次枝晶间距值位于KF模型和Hunt-Lu模型计算结果之间。