凝固速率对铌基共晶自生复合材料定向凝固组织的影响

铌基共晶自生复合材料（NBISC）经真空自耗电弧熔炼成母合金锭，采用高温度梯度的电子束区熔装置制备定向凝固的试样，分析其组织特征。结果表明：Nb基固溶体（Nbss）相、（Nb，Ti）3Si相和（Nb，Ti）5Si3相为NBISC材料的主要组成相；在电了束区熔条件下，随着电子枪移动速率的提高，NBISC材料共晶组织变细，组织中片层状的共晶团增多，块状或板条状的（Nb，Ti）3Si／（Nb，Ti）5Si3相尺度减小、数量增多，组织趋于规则、分布更均匀，组织的定向性增强，定向效果显著。     

TbDyFe合金棒材的熔铸新工艺

在超高温度梯度定向凝固装置中研究了稀土超磁致伸缩材料TbDyFe合金棒材的制备工艺，用该工艺制备出了外观圆整，化学成分均匀的TbDyFe合金棒材；与电弧炉熔炼制备工艺相比，该工艺设备投资少，一套装置可完成TbDyFe合金棒材的熔炼浇注和定向凝固全过程，操作简单，成分控制准确；通过化学成分分析发现，正常熔炼时稀土元素Tb和Dy的烧损率分别小于2％和3％，烧损率低。     

双区加热定向凝固液相温度梯度研究

在分析双区加热定向凝固热流的基础上推导出了液相中温度梯度（ＧＬ）的关系式，提出了提高ＧＬ的途径。结果表明：在双区加热时采用液体金属冷却在结晶生长速度较大时仍可获得很高的ＧＬ；当辐射挡板的厚度为３０ｍｍ，双区加热上下区的功率比为１：２时，定向凝固温度较高，并可以进一步提高ＧＬ。     

P，Zr，B对定向凝固IN738合金组织和偏析的影响SCIEI

用不同凝固速度下定向凝固和定向凝固加快淬的方法研究了Ｐ，Ｚｒ，Ｂ对定向凝固ＩＮ７３８合金组织和偏析的影响发现随磷含量的增加，合金固液两相区宽度及温度区间显著增加；凝固前沿低熔点液相区增大；树枝晶组织发达，二次晶变细、变多；固液界面表面积增加。发现只加Ｐ与同时加Ｐ，Ｚｒ合金的溶质原子偏析规律有差异。Ｐ，Ｚｒ，Ｂ促进合金中（γ＋γ′）共晶形成，在其前沿有（γ＋硼化物）共晶析出。     

磁性纳米粒子SmCo5的合成及表征

采用非自耗真空电弧熔炼制备Gd5Si4合金锭,对合金进行了激光区熔快速定向凝固实验,研究了Gd基室温磁致冷材料激光快速定向凝固过程中的组织形成规律及影响因素.利用光学显微镜和扫描电子显微镜对Gd5Si4的稳态生长组织进行了观察,对激光区熔定向凝固合金的一次枝晶间距和激光扫描速率进行拟合的结果表明,Gd5Si4合金的特性与凝固参数之间的关系基本符合Hunt-Lu模型.     

Cu基电真空低银钎料的力学性能

在Ｃｕ基础上加入合金元素并改变熔炼工艺，对其力学性能进行测试，结果表明，在Ｃｕ－Ｓｎ系电真空低银钎料中适量加入Ａｇ、Ｃｅ（稀土）、Ｂ能有效提高合金的塑性；采用真空熔炼方法能使合金的塑性有进一步的改善。     

Cu-12%Al铝青铜线材的连续定向凝固制备

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备了Cu-12％Al（质量分数）合金线材,研究了工艺参数对凝固成形过程的影响,分析了连续定向凝固线材的组织性能．结果表明：当熔体温度1250℃、下拉速度9mm／min、冷却水量900L／h时,可以连续稳定成形直径6mm,表面较光滑、具有单品组织的Cu-12％Al合金线材,其延伸率达到19．7％,弹性模量达到167．9GPa,电导率达到22．23％（IACS）,具有优良的综合性能．     

第二代定向凝固镍基高温合金的微观结构研究

采用真空感应熔炼和定向凝固重熔铸造技术,制备了与第一代单晶合金蠕变性能相当的第二代定向高温合金.进行热处理后,测试了合金力学性能,并利用扫描电镜观察了合金微观结构.研究结果表明,合金的高温持久性能与其微观结构关系紧密.由于Re的加入,使合金枝晶杆γ′相尺寸细小而稳定,因而导致高温持久性能随着Re含量的增加而大幅度提高.     

热溶质对流对定向凝固Al-Al2Cu过共晶合金组织的影响

采用垂直向下的高梯度定向凝固装置，研究了有热溶质对流的Al-38．5％Cu（质量分数，下同）过共晶合金中定向凝固组织变化。结果表明：热溶质对流造成界面前沿的溶质成分（Cu元素）沿轴向减少。在定向凝固速率为5μm／s，合金溶质成分减少到37％Cu以下时，合金定向凝固组织中，初生θ-Al2Cu相会消失，组织变为全耦合生长的共晶组织。合金凝固的固相分数（fs）≥0．49时，组织变为全耦合生长共晶组织所对应的溶质成分的理论计算结果与实验结果相吻合。     

液态金属冷却定向凝固设备的研制

介绍了一种新型的液态金属冷却定向凝固设备,可以实现高温合金的熔炼、高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC)定向凝固工艺。并对设备的炉体结构、抽拉系统、加热系统,液态金属冷却系统以及辐射挡板进行了介绍。     

真空熔炼直接定向凝固制备99.999%高纯铜大铸锭

对真空熔炼直接定向凝固制备99.999%高纯铜大尺寸铸锭进行了研究,探索了制备99.999%高纯铜时真空精炼温度、时间和蒸气压对去除杂质的影响,及温度梯度对大尺寸铸锭定向凝固的影响和杂质分布规律,采用GDMS(辉光放电质谱仪)对杂质元素进行了检测。结果表明:真空熔炼直接定向凝固能够将原料为99.9988711%的电解阴极铜,制备成99.9996219%~99.9995833%的高纯铜Φ67mm大尺寸铸锭;真空熔炼可以使蒸气压比Cu高的杂质元素有效去除;通过定向凝固的提纯,杂质去除效果较好,说明定向凝固有利于99.999%高纯铜大尺寸铸锭的提纯制备。     

冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚，更优控制工艺参数，获得冶金质量良好的铸棒，本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V温度场进行计算。根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件；采用抛物线逼近确定驼峰形状；对运动单元所处位置的识别实现连铸过程。对功率52kW、速度为3mm／min的条件下进行计算。结果表明，料棒在45s时开始熔化，在70s时形成驼峰，然后熔体获得一定的过热度，形成凝壳，在115s熔体达到最高温度；抽拉过程中上送料能完全熔化，温度场基本稳定，凝固界面的形状和位置基本不变，凝固界面的形状为中间平直、两端上翘，传热基本以轴向传热为主。相同条件下进行实验，实验结果与计算结果相符合，从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的。     

定向凝固技术的若干进展

定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列，获得定向及单晶组织结构，大大改善材料的力学和物理性能。简要地回顾了传统定向凝固技术的发展，指出了其存在温度梯度低的弊端。评述了几种新发展起来的新型定向凝固技术，并对其存在问题及发展趋势进行了讨论。指出电磁约束成形定向凝固技术集金属材料的加热熔化、无接触约束成形及组织定向凝固于一体，特别适合于高熔点、易氧化、高活性的特种合金坯件的无污染制备。     

Melting and casting processes for high-temperature intermetallics

Although considerable effort has been devoted to characterizing the properties of high-temperature intermetallics, melting and casting processes for these materials have been slower to advance. A variety of techniques may be appropriate for the melt processing of intermetallics, but the selection of the process will depend on numerous factors related to melt cleanliness, solidification microstructure and type of alloy. Advanced processes, such as directional solidification and single-crystal growth, still require some work before they can be successfully applied to intermetallics.     

冷坩埚感应熔炼对NiTiNb合金成分和组织的影响

采用冷坩埚真空感应熔炼方法制备NiTiNb形状记忆合金,研究了冷坩埚熔炼过程中合金成分与微观组织的主要影响因素,分析了熔炼过程元素损耗的特征及主要原因,并提出了提高合金成分控制精度的方法。研究表明：较高的加热功率和多次熔炼有利于各组元的充分合金化;合金中C、O等杂质的含量随熔炼时间的延长而增加,随真空度的提高而降低,且真空度的影响大于熔炼时间;较慢的熔体冷却速度会导致铸锭中出现柱状晶区,且冷速越慢柱状晶区与凝壳区尺寸均会相应增大;熔炼前期Ni和Ti剧烈反应所引发的飞溅将会加剧合金元素的损耗,通过对合金原料进行补偿修正可大幅提高成分的控制精度。     

TiAl基合金冷坩埚定向凝固研究现状与发展趋势

冷坩埚定向凝固技术基于材料电磁加工原理,将合金连续熔化、电磁约束成形和连续凝固过程统一,避免模壳法定向凝固造成的合金熔体污染,是TiAl等高活性合金高纯净定向凝固的重要方法之一。报告了TiAl基合金冷坩埚定向凝固技术的研究结果,建立了电磁场、温度场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。通过改变冷坩埚的横截面形状,初步制备出具有定向凝固组织的TiAl基合金圆、方和扁锭,研究结果表明该方法不但适合于Ti—Al二元合金,而且施与多元多相TiAl基合金也是可行的。通过对成分和组织的控制,所研究的TiAl基合金定向凝固试样的室温拉伸塑性最高达到1．5％左右。最后指出将该方法应用于耐高温的轻质高Nh含量的γ-TiAlNb合金的定向凝固是未来的发展趋势。     

特种合金感应熔炼电磁约束成形技术若干进展

感应熔炼电磁约束成形是一种无容器金属材料处理加工技术,具有无器壁污染、短流程等优点。评述了几种感应熔炼电磁约束成形技术的原理和特点,并对其存在问题及发展趋势进行了讨论。指出电磁约束成形定向凝固技术集金属材料的加热熔化、无接触约束成形及组织定向凝固于一体,特别适合于高熔点、易氧化、高活性的特种合金坯件的无污染制备。     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的组织与室温条件断裂韧性

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,在2050℃的熔体温度下实现了合金的有坩埚整体定向凝固.测定了电弧熔炼态与定向凝固试样的室温条件断裂韧性,采用SEM,EDS等方法分析了凝固速率V分别为10,20和50 μm/s的整体定向凝固组织、单边切口梁弯曲试样的断口形貌及裂纹扩展路径,并讨论了其断裂机理.结果表明:合金的整体定向凝固组织主要由沿着试棒轴向挺直排列的横截面为多边形的初生(Nb,X)5Si3 (X代表Ti,Hf和Cr元素)棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.整体定向凝固显著提高合金的室温条件断裂韧性KQ,且V=50μm/s时的最高,达16.1 MPa·m1/2,较电弧熔炼态试样的KQ提高了50.5％.定向凝固试样中Nbss与(Nb,X)5Si3沿垂直于受力方向的定向排列以及粗糙的Nbss产生的裂纹桥接和偏转,增大了裂纹扩展阻力,从而提高了合金的室温条件断裂韧性.     

温度诱导的液-液结构转变对Sn-10％Bi合金凝固的影响

以温度诱导的液-液结构转变为切入点,研究了Sn-10％Bi合金经不同过热处理后凝固行为和凝固组织的变化.首先利用自制的定向凝固装置进行了液-液结构转变对Sn-10％Bi合金的定向凝固影响的研究.然后测定经不同过热处理的合金熔体相应的凝固曲线,并观察凝固组织.结果表明,相对于在结构转变前保温处理的熔体,经历了结构转变的合金熔体,凝固时所需过冷度增大,并且凝固组织显著细化;揭示了温度诱导液-液结构转变对合金凝固行为及组织有着明显影响.