Gasar工艺获得均匀藕状多孔结构的气压选择

在用金属-气体共晶定向凝固（Gasar）制备藕状规则多孔金属的工艺中,气体压力是对多孔结构影响最大且最方便调控的工艺参数,在讨论Gasar工艺中所用气体种类选择原则的基础上,通过分析Gasar凝固过程,给出了获得指定气孔率且气孔尺寸分布和位置分布都均匀一致的理想藕状多孔结构的气压选择条件．以Mg-H系为例从实验上验证了该选择条件,为制备高质量的藕状多孔金属提供了合理的工艺参数．     

固-气共晶定向凝固法测定氢在金属熔体中的扩散系数

基于固-气共晶定向凝固技术和单相合金的定向凝固原理,提出一种测定氢在金属熔体中扩散系数的方法。以Cu-H2系为例,研究氩气分压和熔体过热度对氢在金属熔体中熔点处扩散系数的影响。结果显示,不同工艺参数条件下所获得的扩散系数差别很小,且采用该方法获得的氢在金属Cu熔体中温度相关的扩散系数方程与文献中采用实验方法获得的结果吻合得较好,并验证了该方法的可行性。除Cu-H2系外,还计算了氢在金属Mg、Si以及Cu-34.6%Mn合金熔点温度熔体中的扩散系数值以及温度相关的扩散系数方程。     

日本熔融生长制备陶瓷复合材料的研究进展

介绍了一种新型的超高温材料——熔融生长复合材料（MGC），综述了MGC材料在日本的研究进展。MGC材料采用熔体凝固法生产，其组织为两种不同陶瓷的单晶共晶连成互穿网络式的三维复杂结构，具有熔点高、抗氧化、高温强度和蠕变性能优异、可近净形生产等优良性能，极有希埋应用于燃气轮机等高温结构中。此外，这种三维的瓦穿网络结构亦可为其他材料乃至金属材料所借鉴。     

添加钛、铌、锰、硫及镁对亚共晶灰铸铁初生奥氏体形核及生长的影响

共晶铸铁在共晶凝固时,熔体中碳的状态,即“C的微小集合体”已经被深入研究.然而时于与初生奥氏体密切相关的铁原子的状态,即“铁的微小集合体”却缺乏研究.本文作者提出,在亚共晶灰铸铁熔体中,初晶γ的形核受“Fe的富集部”的影响,而“Fe的富集部”的形成及消失与“C的微小集合体”有关.研究表明,初生奥氏体的形核过冷度、形核数和晶核生长形貌随工艺条件如过热度、保温时间和冷却速率而变化.本文讨论了在熔体的过热度、保温时间和冷却速率固定的条件下,钛、铌、锰、硫和镁这五种添加元素对亚共晶灰铸铁初晶γ的凝固过程的影响.     

Zn—Al合金先共晶相的形核与生长特性

采用定向凝固－液淬技术和金相定量分析,研究了铝的质量分数为3．0％－28．4％和Zn-Al二元合金先共晶固溶体的析出规律。结果表明,共晶富锌相和先共晶富铝相都具有瞬时形核特点,但生长规律不同。先共晶富锌η相在形核后生长速度较快,随后逐渐减慢;共共晶富铝β相或α相在形核后生长较慢,达到一定过冷度后迅速长大。β相除了通过包晶反应L＋α→β依附于α相析出外,还从剩余液相中直接形核。     

Gasar工艺下藕状多孔银的气孔结构研究

金属-气体共晶定向凝固（Gasar)是制备藕状多孔金属的新工艺,利用自行研制的Gasar装置,成功地制备了不同纯氧分压下的藕状多孔银试样,研究了氧气分压对藕状多孔银气孔形貌（气孔率、气孔尺寸和分布、气泡形核）的影响。结果表明：氧气分压对气孔形貌影响十分显著。随着氧气压力的增加,气孔率增大而平均气孔直径减小。     

固/气共晶定向凝固中的工艺判据

气体压力和熔体过热度决定熔体中气体溶解量从而直接影响多孔试样的气孔率.通过理论分析建立了固/气共晶定向凝固中气体逸出和藕状多孔结构形成所需的过热度和气体压力判据.以金属/氢共晶为例,计算结果表明,过热度和氩气分压均应有一适中的范围:给定氢气和氩气分压时,过热度应高于藕孔形成临界过热度而低于氢气逸出临界过热度;给定过热度和氢气分压时,氩气分压应高于氢气逸出临界氩气分压而低于藕孔形成临界氩气分压.该分析结果从藕状多孔Mg的实验结果得到了验证,可以作为高质量规则多孔材料实际制备过程的工艺参数指导原则.     

非规则共晶定向凝固结构的标度律

数值求解了Al-Si共晶定向凝固耦合方程,讨论了凝固界面形态作为共晶相间距函数的变化规律共晶凝固界面临界分叉态对应于边缘稳定点和界面位置的极大值点。α-液相界面临界分叉是局域规则层状结构相间距选择点,而非规则片状结构相间距的选择点对应于β-液相界面临界分叉导出的两种结构的标度律得到了试验测定结果的支持     

凝固速率对Nb-Ti-Si基合金整体定向凝固组织及固/液界面形态的影响

在2050℃的熔体温度下,在自行研制的定向凝固炉内实现了Nb-Ti-Si-Cr-Hf-Al-B-Y超高温合金的有坩埚整体定向凝固.采用XRD,SEM,EDS等方法分析了凝固速率分别为2.5,5,10,20,50和100μm/s时的整体定向凝固组织、组成相的择优取向及固/液界面形貌,并讨论了其共晶生长机制.结果表明:合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向排列的横截面为多边形的柱状初生(Nb,X)_5Si_3(X=Ti,Hf,Cr)相与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.横截面上共晶胞界明显.当凝固速率由2.5μm/s变化到100μm/s时,定向凝固组织细化,固/液界面经历粗胞状→细胞状→胞枝的演化过程.Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶两相较低的熔化熵及其前沿较大的动力学过冷度是形成规则共晶的主要原因.     

Fe3Al基合金焊接技术的研究进展

纳米金属丝具有优越的敏感性、场发射效能、超强的记忆功能等特性,于是对它的研究便备受青睐.通过定向凝固NiAl-Re复相共晶,再结合选择性溶解或腐蚀的方法来制备Re纳米丝,即DSW技术.利用Bridgman定向凝固设备对NiAl-1.5at％Re共晶合金进行定向凝固,在约300 K/cm的温度梯度条件下,通过改变凝固抽拉速率获得不同的NiAl-Re准共晶组织,研究分析了NiAl-Re共晶的显微结构、凝固速率与纤维相间距、纤维大小的相关性.发现随着凝固速率的增大,纤维相间距和纤维尺寸都逐渐减小,并且两者与凝固速率的平方满足良好的线性关系.使用HCl∶H2O2的蒸馏水稀释溶液对NiA1基体进行选择性腐蚀,这一过程会形成对共晶体的各向异性腐蚀,在被腐蚀的表面上会出现直径为450～500 nm、长度不一的铼纤维丝.腐蚀得到的Re纳米丝可望应用于纳米电极阵列中.     

Al-H系定向凝固制备多孔Al

传统多孔金属材料大多以Al为基,其气孔多为随机分布的不规则形状.而作为规则多孔金属的制备方法--金属/气体共晶定向凝固法(又称Gasar工艺)业已成功应用于Mg,Cu,Ni,Ag,Fe和Si等多种材料,但这一工艺对于Al却并不适用本工作对此进行的实验研究和理论分析认为,Al熔体中氢气溶解总量过少,加之目前Gasar工艺下Al-H体系的凝固速率较低,因此不能维持固、气两相协同共生生长,导致无法直接采用Gasar工艺制得藕状规则多孔Al.     

Influence of Structural Parameters on Tensile Property of Gasar Porous Copper

采用金属-气体共晶定向凝固工艺,制备了不同结构参数的Gasar多孔铜,并研究了结构参数对单向拉伸下多孔铜性能的影响。利用扫描电镜观察拉伸试样的断面形貌,通过建立数学模型和计算机模拟的方法来表征其拉伸强度,并用实验数据加以验证。结果表明,多孔铜的拉伸性能主要取决于气孔率和拉伸方向;多孔铜在平行气孔轴向拉伸时比垂直气孔轴向拉伸时具有更优异的抗拉强度;平行气孔轴向拉伸时,抗拉强度随着气孔率的增加线性下降,气孔对基体的应力集中作用微小,抗拉强度的数学模型数值和模拟数值与试验数值拟合良好;垂直气孔轴向拉伸时,抗拉强度随气孔率的增大而明显下降,气孔对基体的应力集中作用显著,抗拉强度的试验数值与模型数值以及模拟数值基本符合     

金属-气体共晶定向凝固工艺参数对藕状多孔金属镁结构的影响

利用自行丌发的Gasar装置，成功制备了具有规则气孔分布的藕状多孔金属Mg，并研究了铸型预热温度和气体压力等工艺参数对气孔率、气孔大小和分布的影响。结果表明：提高铸型的预热温度可以完全消除铸锭侧向的无气孔金属壳：随着氢气压力的增大，铸锭的气孔率和气孔平均直径都在减小、气孔的尺寸分布均匀性提高。     

Gasar多孔合金研究进展

Gasar是一种基于气体在金属固/液两相中的溶解度差而发展起来的制备多孔金属的新工艺。如何获得气孔结构规则的多孔合金,是当前Gasar多孔材料大规模应用的技术瓶颈和研究热点之一。造成多孔合金气孔结构规则性难以控制的主要原因有：合金凝固时其界面前沿“糊状区”的影响,以及合金元素加入后,固-液界面失稳而导致的凝固模式改变;前期研究主要从制备技术改进和合金成分设计（微合金化）这两个角度,来弱化以上两个因素对气孔定向生长的影响。从制备技术发展（简单模铸法→连续区域熔炼法→连续铸造法）的角度,综述了国内外Gasar多孔合金的研究进展,总结了影响多孔合金气孔结构规则性的主要因素,分析了现有研究的不足,并对今后的发展方向进行了展望。     

Gasar工艺中金属-氢二元相图的研究

Gasar工艺中常用非气体化合物形成元素的金属与气体组成的二元系统在定向凝固时发生共生生长来制备规则多孔金属材料．本文分析了此类金属一气体二元系统的相图特点，对此类二元系统的相图计算的原理进行了探讨，并实际计算了Cu-H相图．     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

半固态流变成形中浆料制备的基本思路

半固态流变成形是目前研究的重点，而优质半固态浆料的制备技术是降低成本，促使流变成形技术早日实现工业应用的关键因素。从晶粒来源和晶粒生长两个角度深入探讨了树枝晶破碎球化技术、控制形核抑制树枝晶生长技术．总结出流变成形中浆料制备的基本思路。在此基础上着重介绍了“剪切低温浇注式”半固态浆料制备工艺。