磁场作用下Al-Pb偏晶合金的凝固过程

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行定向凝固实验, 考察了合金成分、凝固速度、恒定磁场对凝固组织的影响. 模拟研究了恒定磁场作用下Al-Pb合金定向凝固组织的形成过程, 分析了磁场的影响机理和合金成分、凝固速度、磁场强度对弥散型凝固组织获得的影响. 模拟和实验均表明恒定磁场促进弥散型偏晶合金凝固组织的形成.     

恒定磁场作用下Al-Pb合金的凝固过程

模拟与试验相结合,研究了恒定磁场作用下Al-Pb偏晶合金定向凝固时的组织演变过程.结果表明,恒定磁场能抑制基体熔体对流,显著影响偏晶合金凝固组织演变,有助于弥散型偏晶合金复合材料的获得.     

Sn对Al-Pb偏晶合金凝固过程及组织的影响

研究了添加第三组元Sn对定向凝固Al-Pb合金组织的影响.结果表明,添加微量Sn能降低Al-Pb合金液-液相变时两液相间的界面能,促进富Pb相液滴形核和弥散型Al-Pb合金凝固组织的获得;随着Sn添加量的增加,弥散相体积分数增大,液-液相变温度区间和液-液-固三相温度区间之和增大,初生弥散相粒子和偏晶反应弥散相粒子的尺寸均增大;添加Sn促进Al-Pb合金中凝固界面枝晶化,这一方面促进弥散相液滴/粒子沿凝固方向均匀分布,另一方面,促进弥散相液滴/粒子沿定向凝固合金晶界分布.     

偏晶合金凝固研究进展

偏晶类合金作为1类重要的工程实用合金，以其独特的组织和特殊的性能，被材料学界争相研究。本文概述了偏晶类合金在微重力环境、定向凝固、深过冷和急冷快速凝固4方面的最新凝固理论研究进展。并指出了今后的研究方向。     

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。     

微重力偏晶合金凝固特征SCIEI

对在微重力条件下获取的Al-In(95wt-%)偏晶合金的显微组织特征进行了分析,结果表明,在空间制取的试样的Al枝晶中,还存在着大量的In质点;并且这些质点的分布具有某种规律性,由此形成了与地基样品显微组织上的明显差异,反映出一种与重力效应相关的材料凝固特性。     

连续凝固偏晶合金薄带凝固组织进化过程模拟

分析了偏晶合金薄带垂直连续凝固过程,发展了描述该条件下偏晶合金凝固组织演变的数学模型,将计算的温度场和浓度场与凝固组织演变的控制方程相耦合,模拟了Al-5Pb(质量分数．%)合金的凝固过程．结果表明．在固/液界面前存在一过冷区、弥散相液滴在此区间内形核,这些液滴在移向凝固界面的过程中进行扩散长大,随着凝固速度的提高,形核率升高,弥散相液滴的数量密度增大．平均半径减小。     

Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固过程研究

对Al-Bi偏晶点成分合金(Al-3.4%Bi,质量分数)开展了逆重力方向的定向凝固实验,考察了凝固速度对合金凝固组织的影响,分析了试样凝固组织形成过程.结果表明:Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在固-液界面前沿液相内形成溶质Bi富集层,并发生液-液相变,少量相液滴在Marangoni迁移、Stokes沉积和试样自身下拉运动共同作用下进行空间迁移,当凝固速度较快时,凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移,合金凝固后少量相粒子尺寸呈现单峰分布;当试样凝固速度较慢时,部分少量相液滴在长大过程中其合速度方向按:指向凝固界面-背离凝固界面-再指向凝固界面顺序随液滴尺寸变化,合金凝固后少量相粒子尺寸分布呈现2个峰;当凝固速度较快时,少量相粒子平均尺寸R随凝固速度V_0近似呈R∝V_0~(-1/2)指数关系变化,随着凝固速度的下降,R与V_0间的关系向R∝V_0~(-1/3)指数关系趋近.     

磁场对偏晶合金定向凝固组织的影响

横向均匀静态磁场可以有效地抑制定向凝固过程中熔体中的对流;磁场的作用使偏晶系 Ａｌ６ ．５ Ｂｉ 合金纤维组织间距和纤维直径减小,而且组织分布更加均匀。     

旋转磁场对Bi-In合金凝固微观组织的影响

研究了常规条件和旋转磁场条件下Bi-In合金的凝固组织特性。试验结果表明:旋转磁场条件下的Bi-63%In亚共晶合金、Bi-69%In过共晶合金的组织均得到了改善和冷却速率明显加快。分析认为枝晶的碎断和细化主要是旋转磁场所致,并从磁流体力学和固/液自由能两个方面进行了详细的阐述。     

Al—20%Sn轴瓦合金凝固偏析的研究

提出了消除Al-20%Sn崭瓦合金宏观偏析的局部偏析思想,通过采用Al-20%Sn半固态浆料进行常规铸造,实现了Sn的局部偏析,确定了Sn的偏析与半固态浆料固相率之间的关系,并且得到了消除Sn宏观偏析的技术条件,研究结果表明,随着Al-20%Sn半固态浆料固相率增大,Sn的宏观偏析程度逐渐减小,并且当半固态浆料固相率大于30%时,局部偏析消除了宏观偏析。     

电磁连铸过程中电磁场对变形镁合金凝固组织的影响

采用软接触电磁连铸和普通连铸的方法分别制备了AZ61镁合金铸锭,结果表明软接触电磁连铸铸锭的组织均匀,晶粒细化,晶界上二次相析出减少,第二相呈断续状弥散分布,Al元素含量在晶内增加,而在晶界处降低。针对上述现象探讨了连铸过程中电磁场作用下AZ61镁合金的组织凝固机理,提出第二相"磁致弥散"的思想,并推导了软接触电磁连铸的热力学关系。     

螺旋磁场下Pb-Sn合金凝固过程的数值模拟与实验研究

通过数值模拟和实验研究,分析了施加不同励磁电流螺旋磁场时Pb-Sn合金的凝固过程。结果表明:随着励磁电流的增加,冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度变小,促进晶粒等轴化;轴向分力使熔体沿轴向的环流增强,初生β相趋于弥散分布,宏观偏析基本消除。但大电流产生强烈的搅拌,增加了晶粒之间摩擦与碰撞几率,晶粒聚集程度提高,强烈的感应加热也延缓熔体的冷却速度,导致晶粒粗化。在频率为10 Hz条件下,适宜的励磁电流是100~125 A。     

用冷却倾斜板技术制备Al-Pb偏晶合金的研究

利用冷却倾斜板技术制备Al-Pb轴瓦材料。在高于互溶温度下将偏晶合金液浇注到倾斜板上,利用倾斜板的激冷作用,使合金液的温度迅速降低,从而得到均质弥散分布的Al-Pb偏晶合金,并探讨了偏晶合金的凝固过程。结果表明,倾斜板的激冷作用可以使富Pb的液滴Stokes运动速度Us和Marongoni迁移速度Um相互作用并相互抵消,使得Al-Pb偏晶合金熔体在倾斜板上不发生严重的宏观偏析。然后经室温的金属型冷却,得到均质弥散分布的Al-Pb偏晶合金。     

激光表面处理Al-Pb偏晶合金的凝固行为研究

以高纯度Al和Pb为原料,采用铸造方法制备Al-Pb合金,对其进行激光表面处理,研究激光处理热影响区的微观组织,进而分析影响Al-Pb合金形核率的因素。结果表明,激光表面处理可以细化Al-Pb合金的晶粒,并使组织更加均匀,显著提高合金的使用性能。     

旋转磁场对Mg15Al高铝镁合金凝固组织的影响

利用旋转磁场控制Mg15Al二元高铝镁合金凝固过程,以期获得均匀细小的等轴晶,使合金后续的等通道挤压能顺利进行.通过OM、SEM、EDS测试手段研究了旋转磁场对合金凝固组织及溶质分配的影响.结果表明:旋转磁场主要通过与金属液流相互作用引起强烈的旋流而产生搅拌作用来影响合金的温度场与溶质场的分布,故能够显著细化Mg15Al二元高铝镁合金组织中的初晶a-Mg,促进Al在初晶a-Mg中的固溶,但对于在凝固末期才形成的共晶组织而言,由于凝固末期所剩液相形不成有效流动,其形态受旋转磁场影响不大.随励磁电压增大,晶粒细化效果增加,励磁电压为60 V时,晶粒细化效果最佳,A1在初晶a-Mg中固溶量最高,励磁电压继续增加,由于磁场感生热增加将弱化二次冷却,使晶粒细化效果下降.     

钛合金定向凝固用矩形电磁冷坩埚内的磁场分布特性

利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上，空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布，考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响。结果表明：增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性，增大磁场强度，减少由于开缝引起的磁场沿边周分布的不均匀性，从而提高铸件质量；缝长增大，磁场沿圆周方向分布的均匀性变差，最大磁场强度向缝长增大的方向偏移，同时感应加热形成的熔区增大。