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。     

快速凝固TiAl基合金微晶的显微组织

用气体雾化方法制备了Ti-34Al-2Mn合金的微晶粉末,粉末典型粒度为27μm。X射线衍射结果表明,快冷态的粉末主要由α_2相和少量γ相组成。金相组织显示出等轴块状晶粒和树枝状结晶两种形态。经900℃,2h真空退火后,大部分α_2相转变成γ相,使原来的组织更加细化。     

快速凝固Mg-Zn-Y合金薄带的制备及凝固组织特征

在成功制备Mg97.46Zn0.80Y1.74合金、Mg96.51Zn0.83Y2.67合金急冷快速凝固薄带的基础之上,采用XRF、XRD、SAD、DSC、SEM、显微硬度测量等分析方法系统研究了其凝固组织及显微硬度。结果表明:急冷快速凝固条件下,2种合金均形成非晶相 超细Mg12YZn相 超细hcp-Mg(Zn,Y)相,其显微硬度值大幅度提高;快速凝固Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在a1、a2、a3轴方向膨胀、在c轴方向收缩;快速凝固Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在各轴向均有膨胀;Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带的熔点及热稳定性高于Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带。同时对以上结果产生的原因进行了初步探讨。     

快速凝固法制备Mg-Al-Ca合金薄带

通过单辊快淬法制备了Mg-8.2Al-4.7Ca合金薄带,采用XRF、XRD、金相显微分析、显微硬度测量等分析方法研究了其凝固组织及相结构,以及转速对镁合金条带厚度和显微硬度的影响。研究结果表明,急冷快速凝固条件下,合金形成非晶相 细小hcp-Mg(Al,Ca)相;镁合金薄带显微组织沿厚度方向分为近辊面细晶区、内部柱状晶和自由面粗晶区;随着辊速的提高,晶粒不断细化,薄带的硬度不断提高。晶粒细化是显微硬度提高的主要原因。     

快速凝固Al-Zr-Ti合金的组织结构

利用透射电子显微镜研究了快速凝固Al-Zr-Ti合金的组织结构。结果表明：快凝合金的显微硬度与其显微组织密切相关，快凝合金激冷态组织显示出单一相－过饱和Al基固溶体，此时显微硬度为220HV。快凝合金经420℃退火4h，具有立方结构的亚稳相L1-Al3(Zr,Ti) 析出，此时显微硬度达到峰值260HV。而经420℃退火20h，则L12相转变为DO23相，同时，显微硬度下降到150HV。     

快速凝固Al-Si合金粉末的电镜观察

本文用TEM研究了快速凝固Al-Si合金的显微组织特征。结果表明:快速凝固Al-5.4％Si和Al-11.09％Si合金粉末的显微组织分别为树枝状和胞状、α固溶体加细小共晶体。快速凝固使得合金的位错密度和层错增加,当冷速足够大时,Al-11.09％Si合金可以形成单相α固溶体。     

合金快速凝固过程剖析

分析了合金快速凝固过程中液/固相变的基本原则。这些原则包括:传热及温度回升,亚稳及非平衡凝固热力学,生长动力学及溶质分布。为Al—33Wt%Cu及Al—5wt%Si两种合金计算了凝固动力学模型,并与试验结果作了对比。     

快速凝固Al-Pb合金的显微组织

采用单辊旋铸法分别制备了Al-5%Pb, Al-8%Pb和Al-15%Pb三种合金条带, 并利用TEM分析其显微组织. 结果表明 在快速凝固下, Al-Pb合金中的第二相(f.c.c. Pb)在基体中分布均匀, Pb颗粒尺寸随Pb含量增加而增加, 随冷却速度的增大而减小, Pb颗粒的尺寸呈双峰或三峰分布特征. 此外, 还分析了快速凝固下偏晶合金的凝固过程, 对上述现象进行了解释.     

超音速电弧喷雾Ag-Ni、Ag-Fe粉末的快速凝固组织特征

采用超音速电弧喷射雾化制备Ag-10Ni、Ag-5Fe合金粉末,采用SEM对合金粉末的快速凝固组织特征进行研究.结合相图和X射线能谱(EDS)对快速凝固组织形成机制进行分析.结果表明:Ag-10Ni、Ag-5Fe粉末的快速凝固组织特征为α(Ag)+β(Ni)+Ni、α(Ag)+β(Fe)+Fe,α(Ag)、β(Ni)、β(Fe)为亚稳扩展固溶体;α(Ag)为树枝晶组织,二次枝晶间距约0.2 (m;β(Ni)、β(Fe)是弥散分布在α(Ag)中的微纳米球形粒子;直径较大的β(Ni)、β(Fe)中互弥散分布着纳米α(Ag)和Ag.     

凝固微观组织数值模拟的研究进展

介绍了主要的凝固微观数值模拟方法，评述了铸件凝固微组织数值模拟的研究现状，指出了该领域目前面临的问题和未来发展趋势。     

Si-Ca合金对AM60镁合金凝固过程及显微组织的影响

在AM60镁合金中加入Si-Ca合金后,借助OM和SEM进行了显微组织观察.结果表明,适量的Si-Ca合金加入后,合金中形成了弥散分布的呈规则多边形状的Mg<,2>Si颗粒,晶粒明显细化,Mg<,17>Al<,12>相更容易独立生长形成离异共晶,且分布也更加弥散.另外,探讨了Si-Ca合金对AM60镁合金凝固过程的影响,分析了合金显微组织改善的原因.     

金属凝固微观组织形成的数值模拟

依据金属凝固的基本理论,在Oldfield的连续形核和晶粒长大模型基础上,引入了时间因子,运用随机方法,建立了连续冷却条件下形核和生长的随机模型,使形核和生长模型函数与时间直接相关,反映了连续冷却条件下的金属凝固微观组织的演化过程。基于上述模型,编制了计算模拟程序,模拟了Zn-5Al共晶合金微观组织的凝固过程,并用试验结果对模拟结果进行了验证对比,模拟结果与试验结果基本相符。     

二元合金非等温凝固过程的相场法模拟

基于Ginzburg-Landau理论,发展了一个新的相场模型.并利用该相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Al-6.5Cu合金为例模拟了二元合金非等温凝固和等温凝固的等轴枝晶生长过程.研究了凝固潜热对过冷合金熔液中的等轴枝晶生长以及溶质场和温度场的分布的影响.结果表明:潜热的释放在一定程度上抑制了枝晶的生长,使非等温凝固时枝晶没有等温凝固时发达,并且凝固界面的溶质浓度也会降低,但不会改变在枝晶生长过程中浓度分布情况.而且非等温凝固时的Peclet数值与Ivantsov理论值符合得更好.     

镁合金发动机缸体压铸充型和凝固过程的数值模拟

在对镁合金发动机缸体压铸件进行工艺分析的基础上,通过应用正交试验方法,并使用模拟软件对金属液的充型和凝固过程进行数值模拟。结合各组试验所得的不同数据,确定了压铸件生产的优化工艺参数:模具预热温度为220℃,浇注温度为670℃,压射速度为8.5m/s,并确定了工艺参数对铸件缺陷的影响顺序。且在该组优化的工艺参数下,通过对金属液的充型和凝固过程的动态观察,预测充型时间、凝固时间和可能存在的缩松、缩孔及气孔缺陷的分布与体积分数。实现了发动机缸体压铸工艺参数的优化。     

大型复杂ZTC4合金铸件的充型凝固过程模拟

以ZTC4合金框形铸件为对象,用Solidworks建模,用Meshcast软件进行网格剖分,解决了三维模型与网格分析软件之间的接口问题。采用Pro-cast软件分析了铸件充型过程中液体流动及温度场分布规律,预测了铸件中缩孔、铁豆易出现的位置,预测结果与铸件实际情况相吻合。将分析结论应用于同类型更大更复杂的框形铸件的工艺优化中,避免了同类缺陷的发生。     

冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和微观组织的影响

采用冷却曲线测定、光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)研究了冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和凝固组织的影响。结果表明,在冷却速度为0.69~11.8℃/s的范围内,Al-3Fe合金的显微组织均由α-Al枝晶、初生富Fe相及枝晶间的共晶组织组成,其中富Fe相主要为Al₃Fe、Al₅Fe₂和Al₆Fe相。冷却速度对Al-3Fe合金的凝固特性和凝固组织有明显的影响。随着冷却速度的提高,合金初生相形核温度和共晶反应温度降低,合金的凝固组织明显细化。     

铝合金铸件凝固微观模拟研究

通过对国内外微观组织模拟方法和对微观晶粒的形核和生长的研究,开发了微观组织模拟软件。利用该软件对Al-Si合金铸件凝固过程的微观组织形态进行了数值模拟,并能预测铸件的力学性能。模拟结果与实验的结果比较接近,说明了该软件具有应用前景,但部分功能还有待在实践中进一步完善。     

大型铸钢件补浇工艺的凝固模拟研究

结合工厂实际生产条件,对特殊的砂型铸造工艺－补浇工艺进行了铸钢件温度场模拟和缩孔缩松的预测。同时为了满足工艺设计的要求,对铸件本身和浇注系统,冒口的质量进行了精确统计。所有的温度场模拟,缩孔缩松的预测结果和质量统计结果对制定工艺起到了辅助设计的作用,依照模拟结果制定铸造工艺,该按工艺进行实际生产,浇注结果较为满意。在此工艺的制定过程中,计算机凝固模拟技术起到了很好的辅助设计作用。