不同脉冲电压对45钢凝固组织的影响

选择45钢作为研究对象,考察了不同脉冲电压对其宏观凝固组织、微观凝固组织以及成分偏析的影响.实验发现,经过不同脉冲电压处理后,45钢的宏观凝固组织得到明显改善,等轴晶增加,柱状晶减少,随脉冲电压升高,效果越明显;并发现经过电脉冲处理后,45钢的显微组织也发生了显著改变,魏氏组织减少,珠光体增加,且珠光体片层间距变薄;同时,脉冲电压对45钢的成分偏析具有一定的影响,使易偏析元素C、S、P的偏析均有一定程度的改善.C的偏析指数由未处理的1.257降低为1.125,S的偏析指数由来处理的1.502降低为1.063,P的偏析指数由未处理的1.384降低为1.237.     

利用同步辐射研究冷速对Mg-6Gd合金枝晶演化的影响

采用同步辐射原位成像技术对Mg-6Gd(wt%)合金在不同冷速下凝固过程中枝晶的形成进行了原位观测和研究。结果表明:在温度梯度固定在5 K/mm且冷速在0.033～1.5 K/s时,随着冷速的增大,依次可以得到柱状晶、柱状晶向等轴晶转变和等轴晶的生长过程,并且柱状晶生长速度与冷速的大小成正比,一次枝晶臂间距与冷速成反比;枝晶形核数目与冷速平方倒数1/R~2之间存在特定的关系;而重力、温度和溶质差的存在是造成枝晶漂移、碰撞及旋转的主要原因。     

超声振动辅助激光熔化沉积316L不锈钢的微观组织演变研究

在激光熔化沉积316L不锈钢的过程中耦合不同功率的超声振动,研究了超声功率对晶粒形态尺寸、凝固组织形成机制以及晶粒生长特性的影响。研究表明,激光熔化沉积过程中316L不锈钢晶粒发生定向凝固外延生长,形成粗大的柱状晶。施加超声会将沿[100]方向外延生长的粗大原生柱状晶打碎,产生细化晶粒的效果;沿柱状晶外延生长方向传递的超声振动增大了晶粒内沿长轴方向的累积取向差,提高了平均位错密度。施加超声有助于加强熔池流体的对流,降低沿沉积方向的温度梯度,使得垂直生长的柱状晶更快转变为八字形柱状晶;同时提高合金凝固冷速,使得柱状晶宽度以及晶粒内部一次枝晶列间距减小,实现宏观晶粒尺寸与微观枝晶间距的细化。     

方波脉冲电流对Al-50％Cu合金定向凝固组织的影响

研究了方波脉冲电流对过共晶Al-50%Cu合金定向凝固组织的影响,主要考察了不同脉冲电流幅值和频率对合金枝晶间距和生长形态的作用效果.试验结果表明,随着脉冲电流幅值和频率增大,一次枝晶间距减小,主要是焦耳热的作用.此外,过共晶Al-50%Cu柱状晶随着脉冲电流的增加出现了V字型生长,失去定向凝固的方向性.这是由于脉冲磁压力和生长速度两方面作用的叠加导致柱状晶的生长方向发生改变的结果.     

不同电压下脉冲电流对纯铝凝固组织的影响

采用储能电容为3640μF的脉冲电源，在不同的充电电压下，对纯铝的凝固过程进行电脉冲处理。结果表明：脉冲电流能够扩大纯铝铸锭的等轴晶区、缩小柱状晶区，并使晶粒尺寸细化。在一定的脉冲电流参数范围内，电流密度增大和脉冲频率升高都有利于金属凝固组织的细化和改善。     

脉冲电流作用下纯铝宏观凝固组织的变化

采用高压电容器为储能装置的脉冲电源,在不同的参数下,对纯铝液进行脉冲电流处理.实验结果表明:脉冲电流能够细化金属的凝固组织,使粗大柱状晶变成细小等轴晶.脉冲电流参数不同,对金属凝固组织的细化效果明显不同.     

焊接熔池快速凝固过程的微观组织演化数值模拟

基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,焊接熔池在快速冷却凝固过程中,溶质再分配与扩散明显;柱状晶向等轴晶转变时,熔池中心等轴晶凝固排出的溶质使柱状晶尖端浓度急剧升高,抑制了柱状晶的生长;冷却速度越大,柱状晶越容易向等轴晶转变,且转变所需时间越短.     

不同参数脉冲电流对不锈钢Cr18Ni9Ti凝固组织的影响

采用储能电容为1200μF的脉冲电源，在不同的脉冲电压下，对奥氏体不锈钢1Crl8Ni9Ti进行脉冲电流处理。实验结果表明：脉冲电流能够细化奥氏体不锈钢的凝固组织，使奥氏体一次枝晶长度缩短，二次枝晶间距减小。在一定范围内，脉冲电压升高和脉冲重复率增大都有利于奥氏体不锈钢凝固组织的细化和改善。     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

脉冲电流对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

研究了脉冲电流对Al-4．5Cu合金定向凝固过程及组织的影响。结果表明，随着脉冲电流峰值和频率的增大，Al—4．5Cu合金柱状晶被熔断，形态由细条状变为不连续，失去其定向凝固的取向性；且柱状晶间距随电流峰值和频率的增大而减小。由脉冲电流的引入而产生的脉冲磁压力及焦耳热效应在固液界面处造成的强烈扰动是定向凝固组织失去取向性的主要原因。     

Relationship between columnar crystal spacing and electric current density in unidirectional solidification of monophase Cu-Al alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｏｎｔｈｅｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ,ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ,ｗｈｅ     

电流密度对定向凝固组织中柱状晶间距的影响

以Ｍ－Ｓ理论为基础，导出了定向凝固过程中电流通过固液界的情况下，电流密度与柱状晶间距的理论关系式，并对其进行了实验研究。结果电流密度增加时，其柱状晶间距近似呈直线下降的趋势。理论计算与实验结果基本吻合。     

浇注温度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上，以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象，模拟预测了在薄带厚度保持不变条件下浇注温度对薄带凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律。结果表明：随着浇注温度升高，1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大，然后又逐渐减小。而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着浇注温度的升高而减小，但在较高的浇注温度条件下，柱状枝晶问距在凝固结束时有突然增大的趋势。     

Ti-Al合金定向凝固过程中胞/枝晶间距选择的计算机模拟

利用溶质扩散控制模型对Ti-Al合金定向凝固初始阶段变速冷却过程中胞/枝晶转变过程进行了数值模拟。在给定的冷却速率下,枝晶臂间距大于胞晶臂间距,而在过渡区,枝晶间距达到最大。另外,模拟结果也显示,晶核数量对柱状晶间距产生影响,随着植入晶核数量的增加,柱状晶间距非均匀化程度明显减小。出现过渡区的原因与枝晶生长所引起固/液界面前沿成分波动有关。模拟与试验结果吻合较好。     

Mechanism of reduction of columnar dendrite spacing in unidirectional solidification caused by electric current passing through solid-liquid interface

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｈｏｉｅｔａｌ[1]ｎｏｔｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｌａｇｒｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ,ｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｉｎｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ .ＧＵｅｔａｌ[2 ]ｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｎｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＳ Ｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ,ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｗｏｕｌｄｒｅ…     

铸造速度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

利用已建立的理论数学模型,以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象,模拟预测了在薄带厚度保持不变条件下铸造速度对薄带凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律.结果表明:随着铸造速度增大,1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大,然后又逐渐减小.而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着铸造速度的增大而减小,但在较快的铸造速度条件下,柱状枝晶间距在凝固结束时有突然增大的趋势.     

细化剂与冷却方式对K438合金组织和高温性能的影响

采用模壳面层细化与风冷/空冷相结合,研究了熔模精铸K438合金凝固组织及沉淀相形成规律,提出了改善合金高温力学性能的途径。结果表明,模壳面层细化为凝固过程提供了有效形核质点,促进凝固组织从柱状晶向等轴晶发生转变,有效地细化了合金的晶粒组织。风冷方式抑制了枝晶熟化和沉淀相粗化,显著降低二次枝晶间距及γ′析出相尺寸。截面等轴晶比例的增加有利于提高合金980℃/150 MPa高温持久性能。枝晶组织的细化及细小沉淀相的形成可以改善合金650℃高温拉伸强度,其中风冷试棒的高温屈服强度和伸长率分别为734 MPa和11%,相比空冷态分别提高了5%和41%。     

SOLIDIFICATION OF NICKEL-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY BY ELECTRIC FIELD

The crystal growth of a nickel-based single crystal superalloy DD3 was researched via controlled directional solidification under the action of a DC electric field. The cellular or dendrite spacing of the single crystal superalloy is refined and microsegregation of alloying elements Al, Ti, Mo and W, is reduced by the electric field. The electric field decreases the interface stability and reduces the critical growth rate of the ceUular-dendritic translation because of Thomson effect and Joule heating. The precipitation of the γ＇ phase is more uniform and the size of the γ＇ phase is smaller with the electric field than that without the electric field.     

熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响

采用水冷铜模薄带铸造方法研究了熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响.结果表明:AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带由外层的胞状奥氏体组织、次外层的柱状铁素体枝晶组织和中心的等轴铁素体枝晶组织组成;随着熔体过热度增加,奥氏体胞晶间距和柱状铁素体二次枝晶间距随之增加,残余铁素体含量亦降低.过热度的增加降低了熔体过冷度和冷却速率,造成薄带凝固组织中枝晶间距的增加和残余铁素体含量的降低.