合金定向凝固一次枝晶间距模拟

建立二元合金树枝晶生长的二维元胞自动机模型,模拟丁二腈2.5%(质量分数)乙醇定向凝固枝晶生长和一次枝晶间距选择过程。模拟结果表明:在给定的凝固条件下,定向凝固一次枝晶间距可在一个范围内变化,其具体取值与凝固历史具有相关性。在相同的温度梯度和不同冷却速度下,模拟给出的一次枝晶间距上、下限与实验结果吻合较好,详细分析影响定向凝固一次枝晶间距上下限的因素。结果表明:在给定凝固条件和合金系条件下,液相中无对流,影响一次枝晶间距上下限的主要因素是界面能和溶质扩散系数。     

Al-3．6％Cu合金定向凝固一次枝晶间距选择

采用Al—3．6％Cu单相固溶体合金,进行了较为全面的定向凝固淬火实验,考察了籽晶选取对合金凝固界面形态及一次枝晶间距的影响,并进一步分析了一次枝晶间距随凝固速度的演化规律。研究发现,籽晶的选取时于定向凝固的界面晶体取向和一次枝晶间距具有重要的影响,平均一次枝晶间距随着凝固速度的增大逐渐减小,且存在一个较宽的容许范围。实验结果与HL模型及LIN自洽模型计算获得了较好吻合,而KGT模型明显高估了实验值。     

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。     

电流对Al-4.5%Cu合金定向凝固枝晶间距的影响

对Al-4.5%Cu合金凝固的一次枝晶间距计算公式进行了讨论,并结合定向凝固条件,研究各种条件参数对计算结果的具体影响.结果表明:只有当电流在一定的范围(即J＞J1)取值时,一次枝晶间距才随着电流的增大而减小,否则随电流的增加而增大.此外,如果计算中考虑Thomson效应,电流对枝晶间距的影响规律并没有改变,只是相应电流的取值范围变窄了(即J1减小).     

定向凝固一次枝晶间距的历史相关性

采用透明模型合金丁二腈－１．０ｗｔ－％丙酮进行定向凝固实验，考察了一次枝晶间距随凝固控制参数变化的动态响应规律，发现一镒枝晶间距选择一个较宽的分布范围，而平均一欠间距具有明显的历史相关性，将实验与主要理论模型进行了比较。     

定向凝固法制备单晶高温合金一次枝晶间距研究

利用定向凝固技术和籽晶法相结合的方式制备了DD5单晶高温合金。通过正方形估算法和直接测量法研究了DD5单晶高温合金的不同凝固距离(50、150和250 mm)横截面样品的一次枝晶间距。结果表明,随着凝固距离的增大,DD5单晶高温合金的一次枝晶间距逐渐增大;正方形估算法和直接测量法统计的DD5单晶高温合金的平均一次枝晶间距差距不明显,说明正方形估算法的精确度较高,为了提高效率可以采用正方形估算法统计单晶高温合金的一次枝晶间距;不同凝固距离横截面的一次枝晶间距上限约为下限的6倍。     

试样直径对Al-Cu合金定向凝固温度梯度和一次枝晶间距的影响

采用直径为4min和7min的试样对Al-4％Cu（质量分数,下同）合金进行定向凝固实验。研究表明：小直径试样温度梯度更高,但温度梯度变化幅度并未与试样直径比成线性比例。试样直径较小,胞／枝晶间距相应较小。获得直径为4min和7min试样一次枝晶间距与生长速率的关系,一次枝晶间距和生长速率、温度梯度的变化关系,且与理论值相符合;一次枝晶间距实验结果与TRIVEDI模型符合较好。     

Cu含量对Al-Cu合金定向凝固组织及一次枝晶间距影响

选用Al-Cu合金进行定向凝固试验,对不同铜含量的Al-Cu合金一次枝晶微观组织形貌进行分析,并测定了一次枝晶间距.实验结果表明:在铜含量较低时,适当增加铜含量能促进枝晶生长的规整性;当含铜量为1.77％时,定向凝固组织并不明显.随着含铜量的增加,可观察到较为细小的一次枝晶组织,一次枝干呈平行生长趋势,且枝干间距较均匀,二次枝晶呈点状分布在一次枝干上.当试样铜含量从1.77％增加到3.00％时,一次枝晶间距逐步增大,但枝晶间距增加幅度较小;当铜含量较小时,试样铜含量对枝晶间距的影响不明显.     

定向凝固糊状区枝晶粗化和二次臂迁移的实验和模拟

采用透明合金原位观察实验和元胞自动机(CA)模拟,对丁二腈-丙酮(SCN-ACE)合金在定向凝固过程中糊状区的枝晶形貌演化进行了分析研究。实验和模拟均观察到了由于小枝晶臂重熔、相邻枝晶臂从尖端或根部合并的3种枝晶臂粗化模式,以及由于温度梯度区域熔化(TGZM)效应所引起的二次枝晶臂向高温方向的迁移现象。结果表明,枝晶臂的迁移速率随温度梯度的提高而加快;随保温时间的延长,枝晶臂的迁移速率降低。实验值和解析解吻合良好。通过模拟证实了必须有熔化效应才能实现枝晶臂迁移和小枝晶臂重熔的粗化模式。此外,熔化效应对由相邻枝晶臂合并引起的粗化模式也有显著的促进作用。     

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.     

Al-Cu合金定向凝固枝晶尖端开裂及间距调整机制

采用定向凝固技术研究A1-4%Cu(质量分数)合金凝固界而形态和胞/枝晶间距调整.结果表明,在ν=30um/s低速时,枝晶通过竞争淘汰调整一次枝品间距;在ν=300um/s高速时,枝晶通过尖端开裂而不是以往的三次枝生长调整间距.尖端半径与枝品间距相互影响,在稳定枝晶间距范围内随枝晶间距的增加而增大.采用LMK理论进行分析,得到枝晶尖端开裂是尖端溶质浓度变化引起尖端半径发生变化.通过扩散模型建立了枝晶问距与凝固界面成分之间的关系,得出枝晶通过自动调节间距大小来降低成分过冷作用.     

铝合金铸件凝固过程二次枝晶臂间距模拟计算

以铸造CAE温度场为基础,根据Furer-Wunderlin二次枝晶臂间距计算方法,建立了预测铝合金铸件凝固过程二次枝晶臂间距的计算模型。计算了ZL101A阶梯形铸件在凝固过程中不同部位的局部凝固时间和各个时刻的二次枝晶臂间距大小,对铝合金试验铸件进行金相组织观察,测量计算得到了铸件的实际二次枝晶臂间距大小,将计算结果与试验结果进行对比,验证了计算模型的准确性。     

亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金凝固过程变形规律研究

本研究以一维长杆铸件为对象,采用K型热电偶与数据分析软件研究了亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金的凝固变形规律。结果表明:固定体积下,随着铸件模数与长宽比的增加,初晶析出温度与二元共晶反应温度随之上升,第一冷却速度、第二冷却速度与整体凝固冷却速度连续下降;受铸件/铸型界面换热影响,起始凝固部位体积收缩产生气隙并沿边线逐渐向心部区域扩展,凝固温差诱发产生的热应力受铸型刚性约束作用,铸件产生挠曲变形,宽度方向凝固尺寸变形量符合Lorentz数学函数分布,且随铸件长宽比降低逐渐下降,高度方向符合Extreme数学函数分布,随铸件长度增加连续上升;凝固总尺寸变形量随着铸件模数、凝固枝晶搭接温度与时间的增加而连续上升,随着凝固冷却速度与二元共晶反应温度的增加而不断降低。     

Al—4.5Cu单晶定向凝固一次枝晶间距研究

采用Ａｌ－４．５Ｃｕ单晶进行台阶变速定向凝固实验，考察了金属合金中一次枝晶间距随凝固生长速度变化的动态响应规律，结果表明，对于确定的凝固控制参数，稳态一次枝晶间距选择一个较宽的容许分布范围，同时，平均一次间距的选择也是凝固系统所经历的历史显著地相关，实验结果很好支持了Ｈｕｎｔ－Ｌｕｅ提出了枝晶生长一次间距的下限模型。     

Al-7Si-0.3Mg合金凝固过程中微观气孔的形成和长大

本文以激冷方法对铝 7%硅 (Ａ35 6 )合金在凝固过程中微观气孔形成和长大进行了研究。其过程是对凝固过程具有不同数量固体部分的试样进行激冷 ,以便对冷凝当中的微观气孔所占百分比和微孔密度的变化跟踪观察。对 5种氢含量水平和 1项局部凝固时间 ( 2 1 5秒 )做了研究。实验结果表明气孔形成有两种模式 (相应于低和高的氢含量水平 )。同时亦显示在微观气孔开始形成时熔体所具有的固体部分的数量与氢含量无关 ,而微观气孔开始长大时该数量却与熔体中氢含量密切相关Al-7Si-0.3Mg合金凝固过程中微观气孔的形成和长大@M.Stucky…     

Ti-Al合金定向凝固过程中胞/枝晶间距选择的计算机模拟

利用溶质扩散控制模型对Ti-Al合金定向凝固初始阶段变速冷却过程中胞/枝晶转变过程进行了数值模拟。在给定的冷却速率下,枝晶臂间距大于胞晶臂间距,而在过渡区,枝晶间距达到最大。另外,模拟结果也显示,晶核数量对柱状晶间距产生影响,随着植入晶核数量的增加,柱状晶间距非均匀化程度明显减小。出现过渡区的原因与枝晶生长所引起固/液界面前沿成分波动有关。模拟与试验结果吻合较好。     

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。     

超细晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末冶金制备及组织性能研究

通过高能球磨结合放电等离子体烧结和热挤压工艺制备出超细晶Al-7Si-0.3Mg合金,采用X射线衍射分析、金相观察、扫描电镜和透射电镜等研究了球磨粉末热机械固结过程中微观组织的变化。对试样进行了拉伸力学性能测试。对超细晶Al-7Si-0.3Mg合金致密化机制和强化机理进行了分析。结果表明:在Al-7Si-0.3Mg合金粉末热机械固结过程中发生Al(Si,Mg)基体晶粒生长、动态再结晶、硅颗粒粗化以及GP区的析出。放电等离子体烧结样品固结质量较差,断裂强度为120 MPa;经进一步热挤压后,样品的固结质量显著提高,材料的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率分别为269、327 MPa和7.4%。     

二次枝晶臂间距的研究

研究枝晶二次臂间距对于提高铸件力学性能有重要意义.本文中概述了3种二次枝晶臂间距理论模型,介绍了对Cu-Zn合金二次臂间距的实验结果.针对Cu-Zn合金,对理论模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,在冷却速度为0.06～130K/S、局部凝固时间为0.35～750S时,3种模型的计算结果与实验结果的相对误差平均值分别是11.3%、10.5%和11.5%.     

定向凝固Al-32%Zn合金孪生枝晶的形成（英文）

使用光学金相显微镜和电子背散射衍射技术研究定向凝固Al-32%Zn(质量分数)合金组织中与等轴晶共存的孪生枝晶的形成和晶体学取向关系。结果表明:合金的宏观组织表现为典型的羽毛状和扇状结构,而显微组织是由共格和非共格孪晶界分隔的细长层片晶组成。孪生枝晶的初生主干和侧臂沿着?110?方向生长,这不同于?(Al)常规的?100?生长取向。当局部对流较弱时,孪生枝晶的起源与固/液界面处晶体小平面生长有关。较大的温度梯度和中等凝固速率明显有利于孪生枝晶的形成。用图示方式描述了新孪晶界形成的3种增殖机制和孪晶面中枝晶的一种演变方式。