Ni-Cr-Al基合金电渣重熔定向凝固铸锭的偏析行为及均匀化处理

采用电渣重熔(ESR)定向凝固(CDS)技术制备了Ni-Cr-Al基高温合金铸锭，对其元素偏析进行了观察分析，并对均匀化工艺进行了研究。结果表明，Ni-Cr-Al基合金铸锭组织均匀，一次和二次枝晶间距差别不大，平均二次枝晶间距及主要合金元素Al、Cr、Fe的偏析系数均小于传统ESR铸锭。Ni-Cr-Al基合金铸锭的最佳均匀化工艺为1150℃×15 h,经该工艺处理后，主要合金元素Al、Cr、Fe的偏析系数均趋于1.0,组织已无树枝晶形貌，γ′相更加细小且均匀分布，晶界碳化物呈分散颗粒状，有利于开坯锻造中的热加工塑性。     

TA10钛合金熔炼工艺的改进及性能分析

TA10钛合金铸锭传统的制备方法是合金元素镍以纯镍片形式添加,经二次VAR熔炼获得铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,发现表面有微裂纹存在。经无损探伤检测和能谱微区成分分析,确定为镍富集的冶金缺陷。为此对熔炼工艺进行了改进,Mo、Ni合金元素以Ti-Mo-Ni中间合金碎屑添加,经二次VAR熔炼制备铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,宏观和无损探伤检验未发现有微裂纹;化学成分分析和性能检测表明,铸锭侧面Mo、Ni合金元素波动范围≤0．017％,头、尾横截面波动范围≤0．07％,分布均匀,力学性能满足要求。     

熔炼工艺对Ti-662合金化学成分均匀性的影响

以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料，对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响，采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分；增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布；通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼，采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭，能够满足工业化生产需求。     

TC21合金铸锭熔炼工艺研究

采用真空自耗电弧炉熔炼并浇注了TC21合金大规格铸锭.研究了中间合金的选择、电极制备方式以及熔炼工艺参数对合金铸锭成分均匀性的影响,探索出了TC21合金铸锭合理的生产工艺.结果表明,采用该工艺生产的TC21合金大规格铸锭化学成分均匀,冶金质量优良,满足使用要求.     

Al-0.12Zr合金中Zr元素的添加方法研究

采用不同Zr添加方法制备了4种Al-0.12Zr合金铸锭,计算了采用不同方法制备Al-0.12Zr合金铸锭时Zr元素的实收率,并利用体视显微镜和金相显微镜分别观察了合金铸态和均匀化处理后的低倍组织及合金热轧板经退火处理后的晶粒。研究结果表明：通过向760℃的铝液中添加Al-4Zr中间合金和复合锆盐方式制备Al-0.12Zr合金铸锭的方法,Zr元素的实收率分别为79%和77%,而通过向760℃和800℃的铝液中直接加入K₂ZrF₆制备Al-0.12Zr合金铸锭的方法,Zr元素的实际收率分别为35%和30%;添加0.12%的Zr能明显细化铝合金铸锭柱状晶晶粒和退火态板材的再结晶晶粒,且Al-0.12Zr退火板再结晶晶粒存在明显的混晶现象;Zr元素添加方法对铝合金铸态、均匀化处理后铸锭及退火态热轧板的晶粒形状和尺寸无明显影响;Al-0.12Zr合金铸锭经460℃保温24 h的均匀化处理后铸锭晶粒保持不变。     

钛合金熔炼用AZrO3（A=Ba,Sr,Ca）坩埚的制备及其使用性能研究

综述了3种新型复合氧化物（CaZrO3、SrZrO3和BaZrO3）坩埚的制备工艺,分析了3种坩埚熔炼TiNi合金后的效果和界面反应情况。合金熔体与耐火材料间无元素扩散,3种耐火材料均对合金熔体具有良好的反应惰性。此外,通过对比3种耐火材料坩埚与熔体间的界面反应层厚度,发现BaZrO3对TiNi合金熔体具有最高的化学稳定性。进一步使用BaZrO3制备成工业用25kg级坩埚并熔炼TiNi、TiFe、TiAl铸锭,发现铸锭杂质含量较低,说明BaZrO3是一种极具潜力的钛合金熔炼用新型耐火材料。     

大规格核级锆合金铸锭冒口氧元素分布研究

氧元素在锆基体中呈正偏析,且偏析现象明显,尤其在熔炼末期受挥发动力条件影响,氧元素的偏析现象加剧,铸锭整体均匀性的控制难度增大。本试验对采用小电流多级补缩制度的大规格锆合金铸锭冒口区域解剖后分析氧含量,研究熔炼末期铸锭冒口中氧元素的分布规律。经分析认为,选用多级降电流、短时间保持的补缩工艺以及补缩末期充氩熔炼的方式可改善铸锭头部中心氧元素的偏析程度。     

热处理对TB6合金铸锭偏析的影响

对热处理之后进行水冷与空冷的TB6合金铸锭进行了成分分析,对两种热处理所得结果进行分析,发现无论铸态还是空冷与水冷之后的试样,晶界偏析总比晶内严重,而且晶界处的成分分布很不均匀;Fe元素的偏析要比Al元素与V元素的偏析严重;空冷与水冷后的试样,各个元素分布较原始态的更加均匀,各测试点之间的差距减小;水冷之后的试样成分分布更理想,比空冷的效果好,水冷可以显著改善TB6合金铸锭偏析现象.     

常规DC铸造和LFEC过程中Al-4.5%Cu合金微观偏析行为分析及数学描述

采用常规DC铸造工艺和LFEC铸造工艺制备了Al-4.5%Cu合金,通过改变凝固条件,研究熔体温度分布和合金铸锭的显微组织,并根据Cu元素的分布计算有效分配系数,以描述铝合金的微观偏析行为。结果表明:Cu元素的分布在电磁场产生的熔体流动作用下变得均匀,从而改善了Cu元素的微观偏析现象。     

Ti-51111S合金熔炼工艺研究

通过对Ti-51111S合金铸锭生产工艺的研究,分析中间合金加入、电极制备方式及熔炼参数对铸锭生产及化学成分均匀性的影响,探索出合理的Ti-51111S合金铸锭生产工艺。采用该工艺生产的Ti-51111S合金铸锭成分均匀,冶金质量良好,符合有关技术条件要求,可以满足民用钛材使用要求。     

工业尺寸TiAl合金铸锭高温变形行为

采用Gleeble-1500研究了在应变速率为10-3s-1～10-1s-1和变形温度为1000℃～1200℃条件下,真空自耗方法制备180mm直径TiAl合金铸锭的热变形行为,并建立了高温变形的本构方程。结果表明,合金变形的流变应力对温度和应变速率敏感,铸态合金的热变形激活能为335.5kJ/mol,所建立的变形本构方程,可为制定工业尺寸TiAl合金铸锭的热加工工艺提供参考。     

冷却条件对TC6合金温度场和Cr偏析的影响

采用多场耦合重熔工艺仿真软件MeltFlow-VAR建立数值模型,研究了工业化大规格TC6合金在不同冷却条件下的温度场和Cr元素偏析行为,并通过制备Ф640 mm规格TC6合金铸锭进行验证。模拟结果表明：增大铸锭和坩埚间的换热后,铸锭熔池和糊状区深度变浅,整体呈现自下而上的顺序凝固,Cr元素偏析范围及整锭极差减小。结合实验验证表明：采用壁厚减薄的异形坩埚加强冷却后,凝固组织转变为全柱状晶,有利于减轻偏析,得到成分均匀性较高的铸锭。     

Fe添加方式对8021铝合金铸锭组织性能的影响

采用铁剂和Al-Fe中间合金两种方式添加Fe元素制备了生产药品包装铝箔用的8021铝合金铸锭，采用高分辨率扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和元素面分布技术(EDS-Mapping),研究了铸锭中合金元素的分布和第二相粒子的微观形貌及分布特征。结果表明，在8021铝合金铸锭中Fe元素主要偏聚于晶界处。其中使用铁剂所生产的铸锭，Fe元素在晶界处含量远高于在基体中的含量；使用Al-Fe中间合金生产的铸锭，Fe元素在晶界与基体中的含量差异较小，分布更为均衡。Fe元素熔点高，较低的合金化温度导致Fe元素无法充分扩散溶解至基体内，因此在晶界富集。在晶界析出的针状第二相降低了合金铸锭的加工性能。采用Al-Fe中间合金生产铸锭，不仅可以降低Fe元素的损耗，同时能提升铝合金铸锭的力学性能。     

Cu-Cr-Zr合金铸锭铸造缺陷产生原因与防止措施

铸锭的铸造质量对合金的使用性能有重大影响,Cu-Cr-Zr合金常见的铸造缺陷包括缩孔、气孔、裂纹、偏析、冷隔和铜豆等。通过对比不同工艺条件下铸锭的微观组织,讨论了熔铸工艺参数以及模具预处理状态对Cu-Cr-Zr合金铸锭铸造质量的影响,并分析了较高含量合金元素所造成的枝晶偏析以及成分偏聚对合金性能的影响。分析了铸造缺陷的产生原因及其对合金性能的影响,介绍了防止常见铸造缺陷的措施和工艺方法。     

Sm-Co二元合金非晶块体材料的制备与表征

稀土-过渡金属二元系合金稳定的非晶块体材料的制备一直是非晶材料研究领域的挑战性难题。本研究组以Sm-Co二元合金体系为例,探索出了一条制备稀土-过渡金属二元合金非晶块体材料的创新途径。采用真空感应熔炼制备Sm-Co合金铸锭、高能球磨制取合金非晶态粉末、高压放电等离子烧结致密化的工艺路线,制备获得了稳定的Sm-Co二元合金非晶块体。对块体材料进行XRD、DSC、TEM等表征和分析,研究了二元非晶合金块体的结构和制备工艺的关系。     

合金制备工艺对烧结NdFeB磁性能的影响

研究了铸锭和速凝铸带工艺对NdFeB磁体磁性能的影响.结果表明:在相同制备工艺条件下,铸锭工艺制备的磁体磁能积比铸带工艺制备的磁能积低30 kJ/m3.建立磁粉受力模型并分析可知:铸锭合金内的晶粒尺寸粗大,制粉时磁粉表面容易形成尖锐不规则形状,导致磁粉间的摩擦阻力较大,而且大的颗粒半径易形成多晶,降低了颗粒的饱和磁化温度Ms.速凝铸带合金主相和富稀土相呈片层状间隔分布,气流磨磁粉粒度分布比较集中,有更高的饱和磁化强度,由此导致磁粉取向度、磁体磁性能均高于铸锭合金.     

合金元素对Ti-Mo合金的相结构和力学性能的影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了含Fe、Nb、Al和Sn的Ti-12 Mo合金铸锭,并对其进行了950℃保温30 min炉冷和水冷的热处理.研究了化学成分和热处理对Ti-12 Mo合金相结构和力学性能的影响.结果表明:Ti-12 Mo合金中加入Al、Sn元素能起稳定α相的作用,加入Fe元素能起稳定β相的作用,加入Sn元素则阻...     

超高强度β21S合金铸锭成分均匀性的控制

针对超高强度β21S合金（Ti-3al-15Mo-2.7Nb-0.2Si)熔炼上的技术难点，采用真空自耗电弧熔炼和真空凝壳浇铸的方法，研究了Mo,Nb合金元素的添加式以及熔炼工艺参数对该合金铸锭成分均匀性的影响，结果表明：以Ti-Nb,Ti-Mo中间合金为配料，采用合理的熔炼工艺，可获得性能良好，成分均匀的β21S合金铸锭。     

均匀化处理对低频电磁铸造7050铝合金微观组织的影响

利用低频电磁铸造工艺制备了具有细小、均匀等轴晶组织的7050铝合金铸锭,研究了均匀化处理过程中铸锭微观组织及性能的变化.结果表明,与普通DC铸造锭坯相比,低频电磁铸造铸锭有更佳的均匀化处理效果.在同样的均匀化处理条件下,低频电磁铸造铸锭的晶间低熔点相含量更低,晶内溶质元素含量更高.低频电磁铸造铸锭在均匀化处理12 h后,晶内溶质元素含量即已达到合金的平均含量;而普通铸锭在均匀化处理48 h后,晶内溶质元素含量仍低于合金的平均含量.     

VAR制备TiAl合金铸锭的高温本构模型及挤压过程的数值模拟

采用Gleeble热压缩试验建立了真空自耗法制备φ220 mm TiAl合金铸锭的高温变形本构方程,将该本构方程嵌入Deform-3D软件后对不同工艺条件下TiAl合金铸锭的热挤压过程进行了数值模拟,获得了在不同模具锥角及不同挤压速度下棒材内的等效应变场、温度场,得出70%变形量下TiAl合金最佳的挤压工艺。研究发现,模具锥角对棒材等效应变场、温度场和均匀变形区尺寸均有较大影响;而挤压速度对棒材等效应变场影响不大,但对棒材的温度场有显著影响。