大尺寸K465镍基高温合金母合金铸锭表面缺陷形成机理

通过对大尺寸K465镍基高温合金母合金锭表面缺陷进行组织观察和缺陷附近的元素浓度分布测量,研究了表面气孔、细小裂纹及蛛网状裂纹的形成机理.结果表面,浇注期间,金属锭模内壁放气或内壁上附着的少量气体在钢液浇注瞬间体积增大,并延铸锭薄弱区域向合金锭内膨胀,是导致母合金锭表面产生孔洞的主要原因.锭模预热期间内壁形成的碳层被钢...     

旋转电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响

使用电子探针、扫描电子显微镜和光学显微镜研究了在真空熔铸凝固过程施加工频旋转电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响.实验结果表明:在K417高温合金真空熔铸的凝固过程中合理施加工频旋转电磁搅拌,能够细化和增加高温合金母合金锭的等轴晶组织,减少高温合金母合金锭中非金属夹杂物的含量,并能将高温合金母合金锭的中心缩孔的比率从54%降低到35%,从而大幅提高了K417高温合金母合金锭的质量.     

均匀化温度对K465合金组织与性能的影响

通过对K465镍基高温合金不同温度均匀化处理后的组织形貌观察及力学性能测试,研究了均匀化温度对K465合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在γ′相固溶温度以下(1160 ℃)均匀化后,γ′相尺寸较铸态大;在接近γ′相固溶温度(1210 ℃)均匀化后,合金中的γ′体积分数约为54%,尺寸均匀且立方化程度较高;在1260 ℃均匀化后,γ′相呈小颗粒状弥散分布,并且晶内出现胞状结构。随着均匀化温度的升高,合金的枝晶偏析情况减弱,碳化物由发达的骨架状逐渐转变为短棒状以及块状。热处理工艺为1210 ℃×4 h时合金具有最佳的综合性能。     

浇注温度对K465合金组织与力学性能的影响

研究了浇注温度对K465镍基高温合金组织、力学性能和持久性能的影响。结果表明,在1 420～1 520℃内,随着浇注温度提高,合金的晶粒尺寸发生粗化,组织中的碳化物形貌和分布未发生明显改变,且碳化物中W元素逐渐增加,γ′相长大。经过1 210℃×4 h热处理后,组织中的γ′相形状由铸态的不规则形状转变为立方体,并且尺寸明显细化,且不同浇注温度的合金热处理态组织中的γ′相尺寸和形貌基本一致。随着浇注温度提高,合金的强度有下降的趋势,塑性有所提高,持久性能有所改善。合金持久断裂后裂纹的萌生和扩展主要发生在组织中晶界附近。另外,讨论了浇注温度的变化对合金力学性能变化的影响机制。     

基于ProCAST软件研究浇铸工艺对Al-Cu合金凝固组织的影响

采用计算机软件对Al-2%Cu二元合金的凝固微观组织进行了模拟,研究了界面换热系数、初始浇注温度、模具材料及厚度等工艺条件对铸造凝固微观组织影响。结果表明,随着界面换热系数的增加,合金凝固组织中柱状晶含量呈线性增加;随着浇注温度的升高,凝固组织由等轴晶向柱状晶转变,温度越高,柱状晶比例越大,当浇注温度为600℃时,合金凝固组织中几乎全部为等轴晶粒;当模具材料为硅砂时,合金凝固组织为粗大的等轴晶,使用钢制模具所得到的凝固组织为表层细晶区、柱状晶区及心部等轴晶,其中柱状晶组织占20%左右,而使用铜制模具时,柱状晶比率达60%;随着钢制模具厚度的增加,凝固组织中柱状晶比例快速增加。     

重力铸造铝合金发动机缸盖的二次枝晶间距研究

本文以目前国内外常用的缸盖铸造铝合金牌号,通过重力铸造工艺生产的不同汽车公司的发动机缸盖为研究对象,将实际生产中难以直接测量的凝固速率转化为可以控制的浇注温度和模具温度等工艺参数加以研究.结果证实了合金中的硅元素和铜元素减小树枝晶尺寸的作用.对影响缸盖毛坯冷凝速率的浇注温度以及模具温度,尤其是对应发动机燃烧室部位的底模温度等工艺参数的研究表明,和模具温度相比,尽可能低的铝液浇注温度降低二次枝晶间距的作用更大.发动机缸盖产品燃烧室部位的结构设计对于铸件的二次枝晶间距也有重要影响.     

高钨镍基高温合金K416B富W相的析出行为

研究了K416B合金中富W相的析出行为与合金浇注温度和凝固速率的关系。结果表明,在相同冷却速率下,合金的浇注温度由1500℃降低到1450℃时,晶粒尺寸明显减小。在不同浇注温度下,合金中均有块状α-W相在残余共晶中析出,α-W相形貌差别不大。合金的残余共晶中存在大尺寸的M6C相,而残余共晶的边缘处有小尺寸的M6C相。高凝固速率时,合金中富W相数量减少、尺寸减小,表明富W相析出受到明显抑制。对于铸造高钨镍基高温合金,选择合适的浇注温度以及保温体系加快凝固初期的冷却速率,可以控制富W相的析出和转变,从而优化合金性能。     

脉冲磁场对AZ31镁合金组织及压缩性能的影响

研究了在AZ31变形镁合金熔体凝固过程中施加脉冲磁场对其组织及压缩性能的影响。在设定的浇注温度下,考察了脉冲电压、脉冲频率及模具温度对合金的初生相形貌和晶粒尺寸的影响。结果表明,脉冲磁场可有效细化AZ31镁合金的组织;脉冲电压在0~300V范围内,脉冲频率在1~10Hz时,随着脉冲电压或脉冲频率的增加,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小,初生相由发达的树枝晶退化成等轴晶和蔷薇晶。当模具温度在20~600℃时,AZ31镁合金的凝固组织出现先细化后粗化现象,拐点值为200℃;与常规铸造工艺相比,脉冲磁场对合金的压缩性能有明显影响,当脉冲电压为300V,脉冲频率为5Hz,浇注温度为720℃,模具温度为200℃时,合金的抗压强度达到340.87 MPa,抗压强度提高了71.40%,压缩率提高了75.14%。     

模具结构与浇注温度对Mg-6Al-2.4Y合金力学性能的影响

通过微观分析和力学性能测试等方法,研究了模具结构和浇注温度对Mg-6Al-2.4Y合金力学性能的影响.结果表明,模具内腔结构的合理改进可以减少合金中的铸造缺陷,提高合金力学性能;合理的浇注温度不仅可以使铸件中的疏松、缩孔减少,而且可以有效地细化合金晶粒,提高合金的抗拉强度.当浇注温度为720℃时,合金的晶粒尺寸达到最小,为56μm,合金中的缺陷最少,抗拉强度达到最大,为225MPa.     

挤压铸造对Al-Cu合金显微组织及溶质分布的影响

研究了挤压铸造工艺条件下,工艺参数对Al-5Cu-0.4Mn合金显微组织及Cu元素分布的影响。结果表明,合金在25MPa压力下成形时,初生α-Al晶粒尺寸得到明显细化;浇注温度越高组织变得越粗大;升高模具预热温度,晶粒尺寸增大且分布不均匀。挤压铸造改变重力铸造条件下Cu的逆偏析现象,从铸件边缘往心部的Cu含量呈现增加的趋势,主要原因为晶间富铜液相在压力的强制补缩下,通过枝晶骨架通道被挤向铸件内侧。Cu在α-Al基体中的固溶度随着压力的增大而增加;沿径向远离铸件心部,α-Al晶内Cu含量逐渐增加。在挤压力为100MPa、浇注温度为680～730℃、模具温度为200℃的工艺条件下,可获得晶粒细小、组织致密、宏观偏析少的Al-5Cu-0.4Mn合金挤压铸件。     

浇注温度和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响

研究了K4169高温合金在不同浇注温度下向熔体中加入和不加入细化剂的晶粒尺寸和组织特征。结果表明:降低浇注温度或者添加细化剂都能减小晶粒尺寸和提高等轴晶比例。在浇注温度1520℃时,向熔体中加入细化剂,可使圆柱锭的晶粒尺寸由原来的10.56 mm细化至2.84 mm,断面等轴晶比例由原来的10%提高到81%。     

SCR工艺参数对A2017半固态合金组织的影响

采用自行设计的SCR实验机制备A2017半固态合金，研究了SCR工艺参数对A2017半固态合金组织的影响。实验结果表明，合金液浇注温度和轧辊冷却水流量共同影响辊靴间隙中半固态合金的固相率，降低浇注温度或者增大冷却水流量，辊靴间隙高固相率合金区间增长，晶粒尺寸变小；减小辊靴间隙或者提高轧辊转速提高合金层流剪切强度，利于枝晶破碎；增大出口半固态浆料冷却速率能有效抑制晶粒继续生长，保留其完整的非枝晶半固态组织。合金液浇注温度为760～780℃，辊靴间隙为4～6mm，轧辊冷却水流量200～300ml／s条件下，SCR技术可获得浆料状A2017半固态合金，凝固后坯料为均匀、细小的非枝晶等轴晶组织，晶粒大小在40～50μm之间，SCR技术是一种制备半固态加工坯料的理想方法。     

基于ProCAST的大尺寸空心定向叶片数值模拟

采用ProCAST软件研究了DZ409合金大尺寸空心定向叶片精密铸造过程的温度场,分析了固液界面前沿的变化,研究了定向凝固过程中浇注温度、型壳温度、拉晶速率对温度场、凝固参数、应力场的影响,并通过G（温度梯度）/R（凝固速率）分析优选工艺模拟凝固组织。结果显示,当浇注温度和模具温度均为1 560℃时,铸件不同位置的温度梯度与G/R值较大,有利于定向凝固柱状晶的生长。低拉晶速率可以获得较大的温度梯度、G/R值,有利于定向柱状晶粒生长。通过选择合适的浇注温度和拉晶速率,可显著改善叶身的晶粒取向。对模拟得到的较优工艺进行试验验证,发现晶粒取向与模拟结果一致。     

热挤压态FGH96粉末冶金高温合金的显微组织与力学性能

以热挤压态镍基粉末冶金高温合金FGH96为研究对象,研究该合金横向(垂直于挤压方向)和纵向(沿挤压方向)试样的显微组织及力学性能,分析断裂机制和变形后的显微组织。结果表明:FGH96合金横向及纵向试样均为无明显织构的等轴晶组织,且平均晶粒尺寸及γ'相体积分数基本一致。在应变速率1×10~(-4)s~(-1)时,横向和纵向拉伸试样抗拉强度在25~650℃温度区间内随温度升高缓慢降低,当温度高于650℃时,抗拉温度下降速率显著增加;且横向试样的抗拉强度低于相同实验条件下纵向试样的抗拉强度,差值为150~200 MPa;失效机制为从室温条件下的穿晶断裂转变为混合断裂模式,横向试样的转变温度为400℃左右,纵向试样的转变温度约为650℃;横向试样变形后,显微组织有高密度的位错缠结及层错;纵向试样拉伸断裂后,显微组织则主要为孪晶及位错与γ'相的交互作用。     

铝合金油底壳压铸工艺的数值分析及优化

在对铝合金油底壳工艺结构分析的基础上,初步进行了浇注系统设计。通过AnyCasting软件系统地分析了不同工艺参数和内浇道尺寸对铸件充型、凝固过程的影响,预测了铸件缩孔、缩松分布。通过对工艺参数及内浇道尺寸的优化,有效地减少了铸件的缩孔、缩松等缺陷。优化后的工艺参数:浇注温度为650℃,模具温度为190℃,冲头低压速度为0.25m/s,高压速度为3.15m/s;内浇道厚度为6mm。     

复合磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织的影响

对比研究了未处理、直流磁场处理、脉冲磁场处理及直流-脉冲复合磁场处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织的影响,并研究了复合磁场处理条件下不同的脉冲磁感应强度、脉冲频率、模具预热温度及浇注温度下合金的晶粒大小。结果表明,经复合磁场处理后,合金的凝固组织明显改善,其效果好于单一的直流磁场处理或脉冲磁场处理;合金的初生相转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶,第二相分布变得均匀和连续,体积分数提高。当脉冲磁感应强度在0~0.25T、脉冲频率在1~10Hz范围内,随着脉冲磁感应强度或脉冲频率的增大,合金的晶粒尺寸逐渐减小。在20~600℃范围内,随着模具预热温度提高,合金的晶粒尺寸先减小后有所增大;在650~750℃范围内,随着浇注温度的提高,合金的晶粒尺寸先增大后减小。     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺模拟

采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造工艺参数对铸件缩松缩孔、充型及凝固规律的影响。模拟结果表明,当浇注温度为720℃、充型加压速率为920Pa／s及模具预热温度为380℃时为最佳工艺参数,铸件缩孔孔隙率最小,且成形质量最佳。     

固溶处理对1种镍基单晶高温合金组织的影响

采用光镜、扫描电镜对1种镍基单晶高温合金的铸态组织和不同温度固溶处理后的组织进行了观察，研究了不同温度固溶处理对γ′相尺寸、γ／γ′共晶、成分偏析的影响。结果表明：合金枝晶间γ′相的固溶温度高于枝晶干γ′相的固溶温度，随固溶处理温度的升高，γ′相尺寸略有增加，γ／γ′共晶量及成分偏析降低；1290℃，4h，AC固溶处理后合金枝晶干、间γ′相全部固溶，1310℃，4h，AC固溶处理后合金中γ/γ′共晶全部消除，1320℃固溶处理时，合金中出现初溶现象；确定1310℃，4h，AC为合金的固溶处理工艺。     

铸件尺寸对镍基单晶高温合金力学性能的影响

浇注了两种不同尺寸的镍基单晶高温合金铸件试样,研究了试样尺寸对显微组织的影响,利用扫描电镜分析了合金的断口形貌和断裂机制.结果表明,浇注试样尺寸增大,合金的枝晶间距和热处理后γ′相的尺寸增大.合金在760、980℃下的拉伸性能以及980℃和250MPa条件下的持久性能均有不同程度的降低.合金760℃的拉伸断裂为类解理断裂,980℃的拉伸断裂以及980℃和250MPa条件下的应力断裂都为韧窝断裂.     

铸造工艺对K4648合金热疲劳性能的影响

通过调整铸造工艺参数,研究了K4648合金的组织结构与工艺参数变化之间的关系,进而获得铸造工艺对热疲劳性能的影响规律。对合金经90020℃循环条件下热疲劳试验后的试样表面形貌进行观察分析,研究了晶粒尺寸及晶界结构对合金热疲劳性能的作用机制。研究结果表明:随着浇注温度的升高,合金的晶粒平均尺寸增大,而模壳温度的提高对合金的晶粒尺寸影响不大,采用沙箱+保温棉造型方式可细化合金晶粒。热疲劳主裂纹从V形缺口处萌生,裂纹以穿晶模式扩展。通过调整浇注工艺细化晶粒,并使得晶界结构呈锯齿态,可降低裂纹扩展速率,提升合金的热疲劳性能。