新型细化剂对K4169高温合金微观组织的影响

研究了新型晶粒细化剂对K4169高温合金枝晶组织、元素显微偏析和合金相的影响。实验结果表明：在同一浇注温度下，细晶铸造试样的一次枝晶主轴长度较普通铸造试样明显缩短，但二者的二次枝晶臂距没有显著差别。晶粒细化后，晶粒的形态由普通铸造组织中的树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变，而反合金中主要元素Fe、Cr、Nb、Mo和Ti的偏析减轻，这些均有利于提高细晶铸件的机械性能。另外，MC型碳化物和Laves相的尺寸、数量和形貌在晶粒细化前后变化不大。     

快速凝固FGH95合金粉末的非平衡溶质分配

测定了用等离子旋转电极雾化工艺方法生产的FGH95合金粉末颗粒的枝晶偏析,并运用显热容法计算了合金粉末颗粒快速凝固过程中的非平衡溶质分配系数．结果表明：FGH95合金粉末颗粒枝晶间富Mo、Nb、Ti元素而贫Ni、Co、W元素;随着粉末颗粒尺寸的减小,溶质分配系数远离平衡值的程度增大,枝晶偏析也明显减小．     

枝晶偏析的均匀化

本文提出了枝晶偏析的物理图象,并运用菲克第二定律导出了枝晶偏析的溶质分布方程,在此基础上,着重讨论了均匀化退火的时间,并从物理冶金学角度提出了消除枝晶偏析的途径。     

Si对K40S合金凝固过程及显微组织的影响

研究了Si对K40S合金凝固过程及显微组织的影响。结果表明,随着Si含量的升高,K40S合金凝固时界面生长由枝晶生长转向明显的内生生长;Si元素主要在枝晶间或晶界偏析,但当Si含量升高到一定程度后,枝晶内的浓度逐步升高而达到显著水平;Si元素对合金中Cr、Ni、W等元素的分布有影响,进而影响碳化物的形成。     

热处理对单晶镍基合金成分偏析与持久性能的影响

为了考察热处理工艺对成分偏析及持久性能的影响,通过不同条件的热处理及微区成分分析,研究了固溶温度对合金中枝晶臂/枝晶间区域难熔元素偏析的影响.根据DSC曲线分析、组织形貌观察及持久性能测试,研究了热处理工艺对合金持久性能的影响.结果表明：铸态合金中元素Cr、Co、Mo、Re富集于枝晶干,元素Al、Ta、W等富集于枝晶间,经高温固溶处理可明显降低难熔元素在枝晶臂/间的偏析程度.根据DSC曲线确定出合金的初熔温度为1325℃,并制定出合金的热处理工艺.经较低温度固溶处理,合金中难熔元素的偏析程度较大,形成的筏状γ′相与应力轴方向成45°角,合金具有较短的持久寿命;而经1320℃高温固溶处理,元素的偏析程度减小,可较大幅度地提高合金的持久寿命.     

凝固参数对定向凝固合金DZ22枝晶特性的影响

采用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置，研究了不同凝固参数下定向凝固高温合金ＤＺ２２的枝晶特性．结果表明，冷却速率增大，枝晶臂间距显著细化，枝晶偏析被强烈抑制．当冷却速率为５４．２Ｋ·ｓ－１时，一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别为２８．μｍ和８．４μｍ，Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ等元素的偏析比均趋近于１     

Mn对铸造K325合金凝固组织和元素偏析的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)技术,研究了Mn含量对铸造K325高温合金凝固组织和元素偏析的影响。研究结果表明,Mn元素添加对合金晶粒度和二次枝晶间距无明显影响,却明显促进Nb、Mo元素偏聚于枝晶间,增大合金的偏析倾向。Mn元素的添加,使得Mn元素由正偏析元素变为负偏析元素,但Mn元素对合金铸态组织中第二相析出行为并无明显影响。     

元胞自动机法模拟Al-4．5mass％Cu枝晶生长

通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率,构建了描述合金凝固微观组织形态演变的2D元胞自动机模型。并用该模型研究了Al-4.5mass%Cu合金凝固过程中树枝晶长大过程。结果表明:该模型较好地描述了枝晶生长、晶间和枝晶偏析。凝固过程中的溶质再分配直接影响着树枝晶的生长形貌和微观偏析形成。成份过冷是液/固界面失稳的主要原因,激发二次晶或三次晶产生。二次晶生长是相互竞争的过程,在成分过冷和曲率过冷作用下,二次晶根部溶质富集程度大,出现明显的"颈缩"。在枝晶生长过程中,枝晶间会形成小范围、高溶质浓度的孤立液体区域,形成晶间偏析或点偏析,树枝晶形貌对晶间偏析程度影响较大。在各枝晶臂上,先凝固部分溶质浓度较后凝固部分溶质浓度低,并且中心溶质浓度较边缘处溶质浓度低,形成枝晶偏析,枝晶偏析在枝晶的亚稳态生长阶段更显著。     

镍基单晶高温合金亚结构细化和偏析研究

利用高梯度定向凝固技术（ＨＧＤＳ）对镍基单晶高温合金亚结构枝晶组织的超细化和显微偏析进行了研究。结果表明,在高的凝固界面温度梯度下,得到具有超细枝晶组织的材料,枝晶偏析的程度和尺度都减小,对均匀化处理和提高材料的性能都有利。     

一种合金枝晶凝固微观溶质再分布统一模型

简要概述了合金枝晶凝固微观偏析解析模型化研究进展。基于对具有任意枝晶形貌及任意固相反扩散(SBD)效应的合金凝固过程中微观/宏观溶质传输行为模型化,提出了微观溶质再分布新模型,并进行了不同凝固速率、不同枝晶形貌及SBD效应的Al-4.5％Cu合金与Fe-0.5％C基碳素钢枝晶凝固的模型对比计算。研究表明,所建模型具有包含多种影响因素与统一性的特点,以及模型计算的可行性与有效性。     

一种合金枝晶凝固微观溶质再分布统一模型

简要概述了合金枝晶凝固微观偏析解析模型化研究进展。基于对具有任意枝晶形貌及任意固相反扩散(SBD)效应的合金凝固过程中微观／宏观溶质传输行为模型化，提出了微观溶质再分布新模型，并进行了不同凝固速率、不同枝晶形貌及SBD效应的Ae-4．5％Cu合金与Fe-0．5％C基碳素钢枝晶凝固的模型对比计算。研究表明，所建模型具有包含多种影响因素与统一性的特点，以及模型计算的可行性与有效性。     

扩散控制的强制性枝晶凝固

本文对SCN基模型合金和金属合金Al—Cu进行了强制性枝晶生长的实验研究,测量并讨论了枝晶端部温度、枝晶端部溶质成分和有效溶质分配系数及其变化规律。分析了强制性枝晶生长过程的扩散传输,指出强制性生长动力学机制受控于枝晶端稳定性行为。实验结果进一步揭示了强制性枝晶凝固的规律。     

枝晶间距对镍基单晶合金蠕变性能的影响

为了研究枝晶间距对镍基单晶合金组织与蠕变性能的影响,采用不同抽拉速率制备出两种不同枝晶间距的单晶镍基合金.通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了枝晶间距对合金成分偏析及蠕变性能的影响.结果表明,随着合金枝晶间距的减小,元素成分偏析程度降低,且在相同热处理条件下,枝晶间距较小的合金具有较好的蠕变性能.合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过筏状γ′相,而蠕变后期的变形机制是位错在基体中滑移和切入筏状γ′相.蠕变断裂后,在试样不同区域筏状γ′相具有不同的形貌,在远离断口区域,筏状γ′相与应力轴方向垂直,而在近断口区域,筏状γ′相尺寸及扭曲程度均增加.     

GH188合金的微观组织和均匀化工艺

利用微观组织分析手段研究了GH188合金铸锭和均匀化后合金的显微组织及元素的偏析情况。结果表明:合金的铸态组织中主要的析出相是M6C和M23C6;合金中偏析程度较为严重的元素为Mn和Si,釆用1180℃/20h均匀化工艺可以明显减轻枝晶偏析,获得较均匀的组织.     

定向凝固工艺下大尺寸DSM11铸件的显微组织

为了实现液态金属冷却法（LMC）的工程化应用,研究了传统高速凝固法（HRS）和液态金属冷却法两种定向凝固工艺下得到的大尺寸DSM11合金铸件的显微组织.结果表明,与HRS工艺相比,LMC工艺得到的大尺寸铸件组织更均匀,一次、二次枝晶间距小,三次枝晶不明显,共晶尺寸小、含量少,缩孔等缺陷少,枝晶干和枝晶间的γ′尺寸小、差别小,碳化物细小且分布均匀.此外,LMC工艺使合金元素微观偏析减小,抑制了块状η相析出倾向.     

铝铜合金热裂倾向分析研究

用ＺＸＤ合金铸造性能多功能测试仪，对含量不同的铝铜合金热裂倾向进行测试．实验结果表明：铝铜合金热裂倾向主要表现在铝铜合金凝固末期阶段；当铜含量在６％时热裂倾向最大．对铝铜合金热裂断口观察表明：其热裂呈典型的脆性断裂．分析得出在铝铜合金凝固过程中合金抵抗热裂纹形成的能力取决于试样表面已凝固壳层的强度、跨越断面枝晶的强度以及断面枝晶与其晶间液体之间的吸咐力三者的综合效应的结论．     

等温凝固过程中枝晶生长与枝晶熟化的相场法模拟

采用相场方法模拟了Al-2%Si合金等温凝固中枝晶生长与枝晶熟化过程。结果表明：在枝晶生长初期主要是初生枝晶臂的长大,形成二次或更高次枝晶臂。当侧向分枝生长到边界后,二次枝晶臂停止生长,从而进入熟化阶段。枝晶的等温熟化模式主要是小枝晶臂的熔化、枝晶臂的合并与熔断,枝晶分枝的平滑化以及小液滴的圆滑化。当凝固时间小于0.7ms,固相分数增加的快,枝晶的生长成为主导;当凝固时间大于0.8ms,固相分数变化不明显,枝晶的熟化成为主导.     

Cu-9Ni-6Sn弹性铜合金的组织及性能研究

铜基弹性合金广泛应用于医疗、航天航海导航仪器、机械制造、电子电力和仪表制造等行业．本文以铜镍锡系合金为研究对象,研究了熔炼铸造以及形变热处理工艺对Cu-9Ni-6Sn合金组织和性能的影响．研究表明：通过对Cu－9Ni－6S11合金铸态组织观察,发现Cu－9Ni－6Sn合金铸态组织枝晶发达,均匀化退火能一定程度消除Sn的偏析,本实验适宜的均匀化退火工艺为：850℃×6h;综合考虑合金的显微硬度、导电率以及抗拉强度,合金最佳时效工艺为：390℃×5h．在冷变形量为90％、390oCx5h条件下,Cu－9Ni－6Sn合金弹性极限为774MPa,显微硬度为Hmv390,导电率为17．5％IACS,抗拉强度可达990MPa．     

柱状晶间距的变化对连铸坯溶质分布的影响

以固液界面发生周期性弯曲变形条件下柱状晶区溶质分布表达式为基础，研究了柱状晶间距对溶质分布规律以及偏析程度的影响。结果表明：固液界面发生周期性弯曲变形的条件下，在一个周期内，随着枝晶间距的增大，溶质分布状态由直线经脉冲曲线向近似于正弦波曲线变化，并且在正偏析与负偏析中都出现了双峰值的现象；固液界面发生周期性弯曲变形所引起的正偏析与负偏析的程度，随枝晶间距的增大而增加；理论计算结果与实验结果吻合。     

电磁离心铸造高速钢轧辊的特点

电磁离心铸造是在离心铸造基础上,通过外加电磁场而发展起来的一种新型铸造方法·对高速钢轧辊偏析机理进行研究后发现,离心铸造高速钢轧辊偏析的主要原因是高速钢中存在与金属溶液密度不同的原子簇团,在离心力作用下,密度大的原子簇团向辊面移动,密度小的原子簇团向轧辊心部移动·而原子簇团产生的主要原因是高速钢轴辊中各种元素的物理和化学性质不同·影响离心铸造高速钢轧辊偏析的主要因素有离心机转数、金属液凝固冷却速度和原子簇团性质,转速越高,凝固冷却速度越小,偏析越严重,反之偏析减轻·相同体积和密度的原子簇团,呈团块状或条状,比呈球形时的空间伸展尺度大,有利于减轻偏析·在离心铸造高速钢轧辊系统中,外加电磁场后,电磁场在金属溶液中产生电磁力,其切向分量与溶液运动方向相反,迫使固-液界面前的溶液产生流动,引起元素分配系数的变化,有利于减轻高速钢轧辊元素偏析·电磁力的作用还会促使金属熔体对固-液界面和枝晶端部产生强烈冲刷作用,造成晶体从铸型壁脱落和枝晶折断,促进等轴晶的形成,有利于宏观偏析减轻·高速钢轧辊电磁偏析铸造中,磁场作用还导致先析出相、原子簇团与金属溶液之间因其导电性及密度差异而产生运动状态的相异性,这种作用对于高速钢轧辊凝固...