抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响

研究了不同抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响.结果表明,随着抽拉速率的加快,单晶合金的铸态组织由粗枝状晶向细枝状晶演变,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减少,合金元素的偏析降低,γ-γ'共晶含量减少,NiAl基β相含量逐渐降低.同时,抽拉速率对合金的相变温度影响不大.     

电弧熔炼态NiAl-V合金的组织演变与力学性能

采用真空电弧熔炼制备了Ni-34Al-32V(at.%)及Ni-28.5Al-43V(at.%)成分的合金。对于真空电弧熔炼纽扣锭不同位置处微观组织及力学性能进行了研究。利用光学显微镜（OM）,X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM） 分析了合金不同凝固位置处的相组成和组织形态, 结果表明,32V合金的凝固组织由NiAl初生枝晶及NiAl+V片层共晶组成;43V合金的凝固组织由V初生枝晶与NiAl+V片层共晶共同组成。同时对合金进行了力学性能测试,高温压缩强度与室温断裂韧性较NiAl合金均有很大提高,表明V的加入可提高NiAl合金的室温断裂韧性与高温强度。     

抽拉速率对DD15单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用不同的抽拉速率制备了第四代单晶高温合金DD15,研究了抽拉速率对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着抽拉速率的增加,铸态合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,共晶含量增加,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减小。不同抽拉速率合金热处理后都未见残余共晶,随着抽拉速率增加,γ′相尺寸稍有减小,γ′相立方化程度增加。合金的拉伸性能和持久性能随着抽拉速率的增加而升高。     

抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织及偏析的影响

研究了高速凝固条件下抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织的影响。结果表明：随着抽拉速率的增大,DD5合金枝晶组织逐渐细化,一次枝晶间距减小;偏析程度加重;γ′相尺寸减小且趋于规则的立方状,枝晶干γ′相的尺寸小于枝晶间;γ/γ′共晶含量、碳化物含量和显微疏松随抽拉速率增大而增加,而γ/γ′共晶和碳化物的尺寸减小。     

冷却速率对Al-4.6Cu-Mn合金凝固组织的影响

以添加不同Mn含量的Al-4.6Cu-Mn合金为对象,利用FE-SEM、VNT Quant Lab-MG专业定量金相分析系统软件研究了不同冷却速率下Al-4.6Cu-Mn合金的二次枝晶间距、非平衡共晶相体积分数以及微观凝固组织形貌特征。结果表明:冷却速率在540～106 K.s-1范围时,随着冷却速率的提高,Al-4.6Cu-Mn合金非平衡共晶相体积分数随之降低,二次枝晶间距减小,非平衡共晶相形态细化;当Mn含量增加时,Al-4.6Cu-Mn合金中非平衡共晶相体积分数随之增大。     

Al-40%Cu合金定向凝固过程中的微观组织分析

采用连续切片技术对Al-40%Cu过共晶合金在定向凝固过程中初生Al2Cu相的三维微观组织进行了研究,探讨了三维共晶组织在定向凝固速率跃迁条件下的演变机制和间距调节机制。结果表明:A1-40%Cu合金在定向凝固过程中,抽拉速率发生跃迁后,三维共晶组织中的层片组织转变为棒状组织,共晶组织是通过三维空间下非同一平面的分叉和分枝行为连续调整组织间距。     

热处理对不同冷速Al合金共晶相形貌及含量的影响

选取成分为Al-5.17Cu-2.63Si(合金A)、Al-4.29Cu-1.09Mg(合金B)和Al-2.09Si-1.66Mg(合金C)三元铝合金,分别进行不同冷速下的凝固实验。对比研究不同凝固速率下得到的共晶相形貌与含量在接近各合金体系三元共晶温度下热处理前后的变化行为。结果表明:同一合金冷速越慢,得到的原始组织二次枝晶间距越大,合金A的石墨型、砂型、保温型冷却组织的二次枝晶间距分别为24.17、63.32和99.88μm,合金B的二次枝晶间距分别为24.35、82.78和139.42μm。均匀化热处理的热扩散过程可以明显地溶解非平衡共晶相,由于原始组织的尺度不同,共晶相所处的溶解阶段与溶解程度不同。合金A的石墨型、砂型、保温型组织热处理后与热处理前的共晶相含量比值分别为0.44、0.49和0.68,合金B的共晶相含量比值分别为0.084、0.30和0.38。     

抽拉速率对Ti-48Al-6Nb合金籽晶法定向凝固组织的影响

以Ti-44Al-3Nb-2Si为籽晶,研究了不同抽拉速率对Ti-48Al-6Nb合金籽晶法定向全片层组织的影响。结果表明,6μm/s抽拉速率下,固/液界面为平界面生长,凝固组织中片层方向能够与生长方向保持一致。当抽拉速率增加到15μm/s时,固/液界面以枝晶方式生长,凝固组织中出现非择优<112軈0>取向的α相与择优取向β相共生生长组织。当抽拉速率增加到25μm/s时,α相树枝晶生长将在枝晶间析出β相,破坏定向全片层组织。用Ti-44Al-3Nb-2Si籽晶,低抽拉速率保证高温α相以平界面生长,可以实现Ti-48Al-6Nb合金的引晶。     

定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明：定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。     

抽拉速率对定向凝固高温合金DZ445微观组织和力学性能的影响

研究不同抽拉速率(4,5,7,9,10 mm/min)对定向凝固DZ445高温合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着抽拉速率由4mm/min增加到10mm/min,一次枝晶臂间距λ<,1>和二次枝晶臂间距λ2逐渐减小,枝晶组织逐渐细化;枝晶干和枝晶间γ'相尺寸也逐渐减小,枝晶间γ'相的尺寸比枝晶干γ'相的大,这种差别随着凝固速率的增加而减小;合金元素的偏析随凝固速率的增大越来越严重;除抽拉速率为4 mm/min外,抽拉速率对DZ445合金室温拉伸性能影响不大;当抽拉速率太高或者太低时,合金650℃拉伸伸长率均明显降低;抽拉速率对合金的持久性能影响明显;当抽拉速率为7 mm/min时,合金的拉伸性能、持久性能和微观组织达到综合平衡,为最佳抽拉速率;DZ445定向柱晶合金比同成分K445等轴晶合金具有更好的室温和高温拉伸性能及持久性能.     

Influence Of High Temperature Heat Treatment On Microstructure And Microhardness Of (Ds)Nial--Cr(Mo)—Hf Eutectic Alloy

采用高温度梯度定向凝固装置制备NiAl-28Cr-5Mo-1Hf(原子分数，％，下同)共晶合金，研究了高温热处理对合金显微组织和显微硬度的影响。结果表明，热处理后，NiAl和Cr(Mo)的层片状组织形貌基本没有变化，而合金中分布于胞界的半连续的Heusler(Ni2AlHf)相部分或大部分消失，并以弥散的Heusler颗粒形式在NiAl基体中重新析出。此外，Cr(Mo)相中的NiAl微粒粗化，在Cr(Mo)相中出现了位错线。定向凝固NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的显微硬度明显高于NiAl-28Cr-6Mo合金，热处理后，合金的硬度值基本保持不变。     

定向凝固Al-40%Cu合金三维微观组织重构及共晶间距演变

本文利用连续切片技术研究了定向凝固Al-40%Cu过共晶合金中金属间化合物Al₂ Cu初生相的三维微观组织,以及抽拉速率跃迁下,三维共晶组织形态的演变和间距调整.结果表明:抽拉速率为5μm/s时,初生Al₂Cu三维组织沿生长方向存在棱面和棱角,表现出明显的棱面相生长形态;凝固过程中初生Al₂Cu相释放的结晶潜热使得生长界面发生局部重熔,三维组织中出现孔洞,形成拓扑缺陷.在Al-40%Cu合金三维共晶组织中,Al₂Cu相和Al相的体积分数分别为56.8%和43.2%,且Al₂Cu相的生长方向与试样轴向夹角为5.1°.当抽拉速率从2μm/s突然跃迁到500μm/s时,三维共晶组织形态从层片向棒状转变,这种转变不是由合金中两相体积分数变化造成的.三维共晶组织间距调整机制不同于二维组织中的分叉、内凹和界面重新形核,而是通过三维空间非同一平面连续的分叉、分枝进行,在三维下并没有观察到二维下的重新形核共晶间距调整机制.     

Effect of withdrawal rate on microstructure and mechanical properties of a directionally solidified NiAl-based hypoeutectic alloy doped with trace Hf and Ho

The hypoeutectic alloy, with nominal composition NiAl–31Cr–2.9Mo–0.1Hf–0.05Ho (at.%), was directionally solidified at three different withdrawal rates by liquid metal (Sn) cooling technique. Microstructural examination reveals that directional solidification gave rise to a shift in the coupled zone for the eutectic growth towards the Cr(Mo) phase. With the withdrawal rates increasing from 3 mm/min to 15 mm/min, the volume fraction of primary dendritic NiAl increases from 21.1% to 25.9%, while the size and the arm spacing of NiAl primary dendrite reduces simultaneously. The room temperature (RT) fracture toughness and the tensile strength at RT and elevated temperature (1373 K) present the valley value at intermediate rate (8 mm/min) among the withdrawal rate range which could be attributed to the decrease in volume fraction of eutectic NiAl/Cr(Mo) microstructure and the refinement of microstructure resulted from the increase of withdrawal rates. In terms of RT tensile elongation, the DS alloy grown at different withdrawal rates all break with no plastic flow.     

Microstructure evolution and room temperature fracture toughness of as-cast and directionally solidified novel NiAl-Cr(Fe) alloy

The microstructure evolution and room temperature fracture toughness of as-cast and directionally solidified NiAl-Cr(Fe) alloy were investigated using OM, SEM, EDS, DSC and three-point bending tests. From the as-cast microstructure and DSC result, NiAl-34Cr-4Fe (at.%) is a eutectic alloy which consists of eutectic cells in different sizes. The half-baked mesh-like structure is observed at the cell center, and the radial emanating thicker or longer Cr(Fe) phases embedded within NiAl matrix are observed near or at the cell boundary. In the directional solidification process, the solid-liquid interface morphology has an evolutionary process of planar to cellular, even dendritic interface with increasing the withdrawal rates, and the eutectic cell and the microstructure at the cell center refines gradually. From the transverse microstructure, the characteristic of eutectic cell is similar to that of eutectic cell in as-cast alloy. It can be seen from the longitudinal colony/cell center that the broken (short) Cr(Fe) rods are observed at 6 μm/s, and they evolve to granular Cr(Fe) phases when the withdrawal rate increases further. Moreover, regardless of vacuum induction melting (as-cast) and directional solidification, NiAl-34Cr-4Fe (at.%) eutectic alloy possesses a poor fracture toughness due to the inferior brittleness of both NiAl and Cr(Fe) phases. Meanwhile, the crack propagation and fracture surface are observed to better understand the fracture behavior.     

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。     

Microstructure and mechanical properties of Ni3Al intermetallics prepared by directional solidification electromagnetic cold crucible technique

The present work focused on the Ni_3Al-based alloy with a high melting point. The aim of the research is to study the effect of withdrawal rate on the microstructures and mechanical properties of directionally solidified Ni-25 Al alloy. Ni_3 Al intermetallics were prepared at different withdrawal rates by directional solidification(DS) in an electromagnetic cold crucible directional solidification furnace. The DS samples contain Ni_3 Al and Ni Al phases. The primary dendritic spacing(λ) decreases with the increasing of withdrawal rate(V), and the volume fraction of Ni Al phase increases as the withdrawal rate increases. Results of tensile tests show that ductility of DS samples is enhanced with a decrease in the withdrawal rate.     

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

定向凝固Ti-45Al-7Nb合金的组织特征

研究了液态金属冷却定向凝固条件下Ti-45Al-7Nb(at%)合金的组织特征。结果表明:定向凝固过程中合金的凝固路径及稳态区片层取向均受到抽拉速率的影响。当抽拉速率为0.36mm/min时,合金的初生相为α相,与生长方向垂直的片层组织生长占优;抽拉速率介于1～10mm/min时,合金初生相变为β相,凝固过程中会经历β单相区,片层取向多为与生长方向成0°和45°;当抽拉速率增加至20mm/min时,合金初生相仍为β相,随后发生L+β→α包晶反应,与抽拉方向之间的夹角介于45°～75°之间的片层组织生长占优。