单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

共晶和包晶合金定向凝固过程中共生生长的形态稳定性

近年来对共晶合金共生(耦合)生长形态稳定性的研究取得了一系列重要的成果。这些成果主要包括:片层共晶共生生长在最小过冷度下的超稳定性、片层共晶共生生长的Z字形分叉、熔体流动及非线性动力学对共生生长形态稳定性的影响等。在此基础上人们又开始关注包晶合金定向凝固中的稳态共生生长及其形态稳定性。综述了这些研究成果,并对其发展方向进行了探讨。     

试论Si促使铁液凝固过程中石墨化的机理

Si促使铁液凝固过程中不断G化,奥氏体(A)共析分解为F+G的机理分析认为:铁碳合金凝固以稳定状态转化,是Si熔于铁液中的化学特性,不断促使铁液的C溶解度下降所形成G的速度>凝固时铁液C的变化速度的必然结果。铁液凝固的过冷度,随Si的提高,过冷度是减少的,是Si对铁碳合金物理性能产生的影响之一,与C的G化无关,不能与Si的化学特性混为一谈,也不能作为促进铸铁G化退火的依据。     

过共晶Al—23%Si合金中硅相生长的研究

从过共晶Ａｌ－２３％Ｓｉ合金的液态结构出发，研究硅晶体珠成核和变质机理。借助于扫描电镜，电子探针和Ｘ衍射，从结晶学角度，分析硅相生长形貌及机理。     

过共晶铝硅合金在旋转磁场下的凝固组织

研究发现，旋转磁场对过共晶铝硅合金的初生硅有良好的细化作用，而且旋转磁场与变质剂联合作用时效果佳。旋转磁场使试样表层出现初生硅富集，提高了合金的耐磨性。     

过共晶Al－23％Si合金中硅相生长的研究

从过共晶Ａｌ－２３％Ｓｉ合金的液态结构出发，研究硅晶体的成核和变质机理。借助于扫描电镜、电子探针和Ｘ衍射，从结晶学角度，分析硅相生长形貌及机理。     

生长条件对灰口铸铁共晶凝固过程石墨形态的作用

灰铸铁、蠕铁、球铁被统称为灰口铸铁,在现代工业中应用广泛.在主要成分相近情况下,由于微量元素等条件的不同引起石墨生长形态各异,从而同属灰口铸铁的三类铸铁性能迥异.懂得其基本规律及相关原理,有益于铸造工程技术人员在灰铁、蠕铁、球铁的生产实际中理性而有效地控制产品质量.本文基于灰口铸铁的奥氏体-石墨共晶凝固方式,从基本概念及原理、G形成过程、实际组织观察与分析的全新视角,主要针对灰铁和球铁概述了石墨形态的形成规律和机理.文中诸多图片等实例是以往国内教科书及专业书籍中未见的,文章内容也体现了对相关现象描述及观点上新的发展,有助于读者对该方面有关问题获得更为清晰的理解和认识.     

Fe—C—Cr共晶合金自生增强纤维的生长机理

探讨了Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ共晶合金单向凝固过程中自生增强纤维的生长机理，并研究了纤维间距和形貌随凝固速度变化的规律。     

亚共晶Al-Si合金变质及凝固特性的研究

本文所研制的热分析装置用于快速测定铝硅合金的组织细化和变质效果,能在三分钟内完成测试过程.本热分析装置的特色是(1)采用了高精度,多功能的测试仪器,它不仅可以测出温度与时间的关系曲线,还能测试相应的微分曲线,其温度绝对误差△T≤±0.3℃;(2)对热分析样杯作了一系列试验.确定了适合铝硅合金的热分析样杯结构及材料,从而提高了测量结果的准确性和重复性.本文系统研究了Ti,Na,Sb,Sr,Re对亚共晶铝硅合金的变质及其对热分析曲线上特征值的影响,获得了能评估其变质程度的热分析判据.用Na,Sr,Re变质时,从未变质到变质良好,共晶生长温度TEG,共晶形核过冷度△TE;呈减小的趋势,共晶过冷度△T则呈增加趋势.用Sb变质时,从未变质到良好变质,△TE和△T呈增加趋势,7EG呈减小趋势,随着Ti量的增加,α初晶形核最低温度升高,初晶形核过冷度减小.以牛顿传热方程和热力学理论为基础,结合铝硅合金热分析曲线,可推导出液态合金凝固过程中固相分数,固相生长速度,固相生长加速度的方程,为铝硅合金热分析的研究提供了理论基础.利用金属形核与生长过程中固相生长加速度值,可从理论上解释采用TEG,△T,△TE,t3等作为评估细化及变质结果的热分析判据的原因.     

Nb-Mo-Si共晶合金的定向凝固组织特征

采用光悬浮区熔定向凝固技术制备了Nb-Mo-Si三元共晶合金,研究了试棒旋转速度和抽拉速度对Nbss-β(Nb,Mo)5Si3共晶组织形态的影响。结果表明籽晶棒的旋转对组织形态有显著影响,而料棒的旋转对组织形态的影响并不明显。当抽拉速度是5mm/h,籽晶棒不旋转时,得到了规则的Nbss-β(Nb,Mo)5Si3片层结构;而当籽晶棒旋转时,试棒中心处为先析出的球状Nbss和规则片层组织,沿径向向外,规则的片层组织逐步转变成不规则的碎块状组织。当籽晶棒不旋转,抽拉速度是1mm/h时,组织为不规则共晶组织,Nbss倾向于连成网状;当抽拉速度是3～5mm/h时,形成典型的规则片层组织;当抽拉速度是10mm/h时,具有片层组织的柱状晶和胞状晶共存。此外,从液/固界面特性及过冷度的角度对组织多样性进行了讨论。     

气体处理抑制过共晶铁水粗片初生石墨的研究

从过共晶碳饱和高炉铁水中捞取粗片初生石墨以研空Ar、CO_2、N_2和O_2抑制粗片初生石墨的能力。根据扫描电镜观察结果,氮原子改变了石墨晶体的生长方式,抑制了晶体的长大速度。     

电脉冲处理脉宽对亚共晶铁碳合金中石墨的影响

研究了不同脉宽的电脉冲(ECP)处理对亚共晶铁碳合金中石墨的影响。结果表明,ECP处理能使石墨分布更加均匀、细小,石墨的形核率增加。随着ECP处理脉宽的增大,石墨的形核率进一步增加,石墨也随之细化。分析表明,ECP处理可以增加石墨的形核位置,降低碳原子在奥氏体中的扩散激活能和形核势垒,并缩短石墨的形核孕育期,从而提高了石墨的形核率。     

蠕虫状石墨的生长特点

用单向凝固技术和扫描电镜研究经变质处理的Fe-C-Si共晶合金中蠕虫状石墨的形貌特征、形成过程及生长特点。试验表明,蠕虫状石墨主生长方向和结晶取向是不断变化的,从而构成了不同的形态,     

B对亚共晶Al-7Si合金共晶凝固过程的影响

研究了B含量及保温时间对Al-7Si合金凝固组织和冷却曲线的影响.利用热分析技术测量了冷却曲线共晶凝固段的特征值,利用图像分析技术测量了共晶Si相平均面积、形状指数.结果显示B的加入对Si相形状指数和冷却曲线特征值的影响不大;在一定的晶粒尺寸范围内共晶Si相平均面积随着初晶晶粒尺寸的减小而减小.     

Fe-C合金凝固过程流动、传热、传质的耦合数值模拟

通过耦合求解凝固过程质量、动量、能量和溶质守恒方程，对Fe-C二元合金凝固过程中的流动、传热、传质现象进行了数值模拟，基于控制容积的有限差分法（CV-FDM）建立了微分方程的隐式离散格式，采用SIMPLE方法求解，代数方程的求解采用交替方向隐式（ADI）和三对角矩阵算法（TDMA）相结合的方法，对一上下边界绝热，左右边界对流换热的二维矩形区域的模拟计算表明，凝固初期排出的溶质主要被凝固前沿的液相流动带入液相区，在固液两相区中，由于枝晶骨架造成的流动阻力很大，在不考虑凝固收缩的条件下，两相区中的液相流动速度一般较纯液相区的流小2-3个数量级。     

Fe-C-Si合金凝固过程中石墨的球化机理研究

采用热分析试验方法研究了Fe-C-Si合金凝固过程中过冷度的变化对石墨生长形态的影响,探讨了石墨结晶时的再辉温差与石墨生长形态间的相互关系,通过座滴法研究了液固界面能对石墨生长形态的影响.结果表明,稀土元素Ce促使石墨球化的凝固特征是显著降低了形核温度,但在添加Ce的情况下,只要提供一个小的过冷条件,石墨形态将由球状转变为片状,这种转化完全依赖于结晶时过冷度的大小,这表明过冷度的大小是影响石墨生长方式和最终形态的关键因素之一.凝固曲线表明石墨以片状形态生长时的再辉温差大,以球状生长时较小,这反映了石墨以片状生长时的速度高于球状生长时的速度.同时液态合金在石墨(0001)基面上的液固界面能高,石墨趋于球状形态生长;在(1010)棱面上的液固界面能低,石墨趋于片状形态生长.     

Fe－C－Cr共晶合金自生增强纤维的生长机理

探讨了Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ共晶合金单向凝固过程中自生增强纤维的生长机理，并研究了纤维间距和形貌随凝固速度变化的规律。     

电流对过共晶Al-Si合金凝固组织的影响

在ZL102合金凝固过程中施加电流处理,研究电流对凝固组织的影响规律。结果表明,随着电流的增大,试样底部硅相的富集加剧,而且初生硅的形貌发生改变;当电流增大到50 A,凝固趋向于平衡;随着通电时间的延长,底部硅的富集减弱,组织有一定程度的粗化。