K424高温合金凝固特征及冷却速度对其影响规律

采用等温凝固实验、差示扫描量热仪(DSC)研究了K424合金的凝固行为以及冷却速度对其影响.利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析仪分析了合金在不同温度等温凝固、不同冷却速度下的微观组织以及凝固后期的元素的偏析行为,确定K424合金的固相线、液相线和主要相的析出温度等凝固特性以及冷却速度对γ'相、MC碳化物以及共晶组织的影响规律.研究结果表明:K424合金的凝固顺序为:1345℃,γ相从液相析出,随后在1308℃析出MC型碳化物,在非平衡凝固条件下,共晶组织在1260℃析出,1237℃,凝固结束;共晶组织的形成与凝固末期Al、Ti元素的偏析行为以及冷却速度密切相关;随着冷却速度的增加,MC和共晶组织尺寸及数量均呈现先增大后减小的趋势;γ'相形貌从花瓣形状向规则立方及球形转变,尺寸也从2 μm减小至60 nm.      

轧钢轧辊中的溶质浓度与碳化物形成

选择碳化物及其形成可控制轧钢轧辊的质量和服役寿命，因此，研究了高速钢型铸铁和M硬铸铁凝固过程中石墨和碳化物的形成和显微偏析，高速钢型铸铁的结晶过程顺序为初生奥氏体（γ），γ＋MC和γ＋M2C共晶。另一方面，在Ni硬铸铁中，无论含强碳化物形成元素，如Cr，通过控制Ni和si的成分，在形成初生γ和γ＋M3C共晶后，结晶出共晶石墨片，当γ＋碳化物共晶生长时，根据残余液体和共晶体之间的分配系数，溶质元素在共晶体的残余液体中或富集或贫乏。可对两种铸铁用Scheil—Guhirer公式和计算的相图来评价凝固过程中碳化物形成元素成分的变化，利用这些参数预计石墨形成倾向性及熔融Ni冷硬铸铁中C的溶解彦极限。     

镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

Nb30Ti35Co35合金定向凝固组织演化和显微硬度研究

三元以及多元合金凝固过程中,多组元间相互耦合和溶质再分配造成其凝固路径及其组织异常复杂,到目前为止尚未建立起完整统一的三元共晶凝固理论模型,凝固组织和机械性能的本质关系亟待研究。基于此,针对Nb₃₀Ti₃₅Co₃₅共晶合金(实测Nb₃₁Ti₃₄Co₃₅)开展了不同抽拉速率(v=3,5,15,30,70μm·s^-1)下的定向凝固实验研究,测量其显微硬度(H),旨在探索不同抽拉速率下合金的微观组织演化规律,并构建组织和性能之间的关系。结果表明：除极少量初生α-Nb外,常规铸态合金几乎完全由共晶(α-Nb+TiCo)组织构成,相类似地,定向凝固合金组织中也含有相同的组织类型(少量的Ti₂Co除外),即初生α-Nb和共晶(α-Nb+TiCo)组织;随着抽拉速率的逐渐增加,初生相α-Nb依次经历了“圆球状→团簇状→枝晶状”的转变,稳态生长区内共晶组织逐渐粗化,共晶排列不规则且相间距明显变大,淬火界面失稳并依次经历胞状界面到...     

热处理对定向凝固CMSX-6合金组织及拉伸性能的影响

采用高速凝固法制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了热处理前后不同部位的显微组织和拉伸性能。结果表明,铸态试样先凝固部分比后凝固部分的枝晶组织更为细密,一次枝晶间距较小,共晶组织含量较少,而抗拉强度高,延伸率较小。热处理后初生相充分固溶形成了成分均一的组织,γ′相得到了明显的细化与均匀化,γ/γ′共晶也发生了溶解并存在固溶微孔。热处理略微提高合金的抗拉强度,但明显提高了合金的延伸率。试样断裂为脆性断裂,铸态为正断型断裂,热处理态为切断型断裂。     

原位自生Mg_2Si/A1-Si复合材料的稀土与锶盐变质研究

研究了稀土与锶盐复合变质及热处理对原位自生Mg2Si/Al-Si复合材料微观组织的影响。结果表明:随冷却速度的加大,SrCl2与RE复合变质剂对Mg2Si/Al-Si凝固组织中初生α-A1与共晶Si相的变质作用均加强,初生α-A1晶粒生成量增多同时形貌发生趋向球状的转变,共晶Si相形貌则发生板片状向短棒状的转变;在冷却速度较低的砂型铸造条件下,Mg2Si/Al-Si材料凝固组织中,三元共晶Si相受变质剂作用不明显,依然呈板片状生长,此时其可作为三元共晶Mg2Si相的异质形核基底,共晶Mg2Si便依附其上生长;热处理可使Mg2Si/Al-Si铸态组织中共晶硅相转变成细小的颗粒状,断网状的共晶Mg2Si转变成细小的棒状甚至颗粒状,优化了材料组织。     

钢水凝固过程中MnS夹杂形态的控制

利用金相显微镜，电子显微镜，我们研究了钢水凝固过程中形成的ＭｎＳ夹杂形成及加入合金元素Ａｌ，Ｓｉ，Ｃ，Ｔｉ对其形态的改善作用。低硫钢水在凝固期间，形成铁素体后生成的二次ＭｎＳ夹杂形态划分如下：（ｉ）由包晶反应产生的球状或滴状ＭｎＳ；（ｉｉ）由共晶反应产生的条状ＭｎＳ；（ｉｉｉ）伪共晶反应产生的鱼骨状ＭｎＳ。在富含硫的钢水中，初生相是ＭｎＳ。根据钢水中各元素性质及熔炼气氛，这些初生ＭｎＳ夹杂的形态可     

高钒铁碳合金的凝固过程

通过定向凝固-液淬实验、金相分析、电子探针面扫描、微区成分能谱分析和差热分析等手段，研究了高钒铁碳耐磨合金在稀土变质处理前后的凝固过程。结果表明：该合金在凝固时首先从液相中析出初生VC相，然后依次发生L→γ MC和L→γ MC MC2的共晶反应。其中，MC是主要含钒的碳化物，MC2是主要含钼和铬的碳化物。初生VC在稀土变质处理前呈椭圆形、方形、菱形和多角形等形态，经稀土变质处理后，完全变成了球形。由于受多相共生生长方式的限制，共晶组织中的碳化物形态在变质处理前后没有明显变化。     

铼对定向合金组织和性能的影响

以一种定向合金为基础成分，加入不同含量的Re，采用定向凝固工艺浇注性能试棒，通过SEM研究了含Re合金的微观组织特征及Re在不同相中的分布情况，比较了不同Re含量的室温拉伸和高温持久性能。研究结果表明：通过加入Re可以有效提高合金的室温拉伸屈服强度和高温持久寿命，但室温和高温塑性有所降低。加入Re后合金的铸态组织变化不大：γ γ′共晶相数量随Re含量的增加而略有增多，并且尺寸变小。Re主要分布于γ基体中，在强化相γ′中的分布很少，并通过在γ基体中阻碍位错运动有效提高合金的高温强度。     

镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

Co含量对一种新型高温合金铸态及热处理组织的影响

利用高温度梯度真空定向凝固方法,在保持其他元素不变的情况下,制备3种不同Co含量(质量分数,下同)的新型第四代镍基单晶高温合金,研究了Co含量对合金定向铸造凝固过程、热处理过程中偏析行为及显微组织演化的影响规律.研究结果表明：不同Co含量合金的初熔温度变化不大;随着Co含量的增加,合金的固、液相线温度升高,3种铸态合金中,质量分数为9%的Co合金(以下简称9%Co)的一次枝晶干与二次枝晶干间距最小,(γ+γ′)共晶组织含量最多;9%Co合金铸态组织偏析最为明显,Co含量的变化对Re和W等典型负偏析元素的偏析系数影响较大,而对Al和Ta等典型正偏析元素的偏析系数未见明显影响.合金经固溶处理后共晶回溶、枝晶偏析得以消除,二次时效处理后,随着Co含量的增加,γ′相平均尺寸及立方度的变化趋势均为先增大再略微减小.标准热处理后,Co含量对γ′相体积分数未见明显影响,且9%Co合金具有最佳的γ′相平均尺寸和立方度.     

电子束悬浮区熔定向凝固ЖC36的组织分析

以第二代单晶高温合金ЖC36为研究对象,利用高梯度电子束悬浮区熔装置,采用籽晶法制取具有不同凝固组织的单晶高温合金试样.研究了加热功率和区熔速率等凝固过程控制参数对凝固组织和固-液界面形态的影响,考察了各合金元素的偏析规律和γ/γ'共晶组织的演化规律,测定了不同组织形态单晶的晶体取向特征.     

Ti对一种新型镍基高温合金凝固过程的影响

利用硅碳管炉制备凝闽样品,采用金相显微镜观察了不同Ti含量合金的凝固过程,在扫描电子显做镜下观察γ’相形貌。研究结果表明：随着Ti含量增加,合金的初凝、终凝温度逐渐降低,凝蚓区间变大,碳化物析出温度越来越接近初凝温度。No．1和No．2合金的凝固顺序都町描述为：L→L＋γ→L＋MC＋γ→MC＋γ＇。No．3合金的凝固顺序为：L→L＋γ→L＋MC＋γ→L＋（γ＋γ＇）＋MC＋γ→（γ＋γ＇）＋MC＋γ＋γ＇。通过凝固过程的的研究．为高温合金的铸造工程提供理论依据。     

氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特征

为深入了解高温合金粉末粒度细化对粉末涡轮盘性能的影响,对不同尺寸氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特点进行了分析和研究.结果表明:AA粉表面和内部凝固组织主要为树枝晶和胞状晶组织,晶界和枝晶间分布少量富Ti、Nb的MC型碳化物.随着粉末尺寸的减小,冷却速率增大,组织从树枝晶向胞状晶转变,基体γ相晶面间距和点阵常数增加.小尺...     

金锡共晶合金细小全层片结构凝固组织研究

采用成分微调和熔体温度过热处理手段研究了二者对金锡共晶合金凝固组织和加工性能的影响。研究表明:通过成分微调并结合适当熔体温度处理,可以消除合金凝固组织中的ζ’-Au5Sn初生相。在一定的过热温度范围内,适当提高熔体处理温度有利于共晶层片团的细化,获得了一种细小全层片结构(ζ’-Au5Sn+δ-AuSn)的共晶凝固组织,共晶层片间距约为0.07μm。在成分微调后并结合适宜的熔体温度处理,本工作得到的最佳共晶层片团平均尺寸约为4μm。可以预期这种细小全层片结构的金锡共晶合金凝固组织具有优异的加工性能。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

DSM11合金定向凝固工艺的研究

研究了定向凝固速度对DSM11合金组织结构和性能的影响.结果表明,在获得柱状晶生长的条件下,随凝固速度提高,枝晶间距细化,合金中的γ'相、碳化物和共晶组织细而均匀;当凝固速度为11mm/min时,出现严重的枝晶分叉和不连续现象.凝固速度变化对合金高温持久性能影响显著.凝固速度为7 mm/min时,合金持久性能最高,对应枝晶间距和共晶含量的低谷,伴随着细小枝晶和均匀的显微组织.     

高强超声场对Al-Si活塞合金凝固特性及显微组织的影响

通过对Al-11.5Si-4Cu-2.6Ni-1Mg-0.45Fe的活塞合金熔体进行超声均匀化处理(处理温度720℃,超声功率分别为0,900,1500,2400,3000 W),研究了施加到熔体的超声功率对合金凝固特性及显微组织的影响,提出了一种合金凝固冷却曲线特征值提取的数据处理方法,即运用Matlab软件对冷却曲线的一阶微分进行算术平均值过滤,二阶微分进行离散傅里叶变换过滤,采用微分热分析法快速提取冷却曲线特征值;对实验结果和冷却曲线分析发现,随着施加到熔体的超声功率的增加,初生Si析出温度、共晶反应温度升高,凝固进程加快;初生Si尺寸逐渐减小,形状越趋于圆整,体积分数降低,共晶硅长度逐渐缩短且发生钝化,α-Al相树枝晶二次枝晶间距增大,在超声功率1500 W时有明显的等轴化趋势。但功率提高到3000 W时,初生Si有明显的粗化趋势。超声能量的施加,影响了凝固过程,达到了细化初生Si和共晶Si,改善α-Al相形貌的目的。     

元素Cu,Mg对ZA27合金凝固过程影响的研究

本文利用差示热分析DSC研究了元素Cu、Mg对ZA27合金凝固过程的影响。指出Cu对共晶转变区域有明显影响,它的加入扩大了共晶凝固区域,而Mg则大大降低了共晶转变温度,扩大液固两相区,增加α相的数量,提高α相的稳定性。这对控制合金的组织提供了途径。     

半固态铝合金的制备工艺研究

采用自制的电磁搅拌装置，制备出具有球形初生相微粒的半固态Ａｌ６．６％Ｓｉ合金。研究了冷却速率和搅拌强度对半固态合金的球形初生相微粒形成的影响。球形初生相颗粒的生成必须具有适当的冷却速率，而高的磁感应强度则有利于初生相颗粒的细化、球化和均匀化。提出了球形初生相微粒演化机理，认为剧烈的搅拌使初生相在长大过程中，不断发生枝晶臂的弯曲融合、熔断和机械断裂。