超声半连铸下7050合金大扁锭的微观组织及宏观偏析行为

在500mm×1320mm的7050铝合金扁锭铸造中引入超声外场,研究常规铸造与超声铸造下的微观组织形貌、分布和宏观偏析特征。结果表明,超声外场可以有效减小晶粒的尺寸、抑制组织中粗枝晶的产生并促进铸锭内组织的均匀分布;同时,加入超声场后,溶质元素Zn、Mg、Cu沿长度方向和宽度方向对称轴的偏析指数分别由0.1013、0.1117、0.1260和0.1119、0.1113、0.1281减小到0.0835、0.0790、0.1027和0.0743、0.0725、0.0841,沿铸锭不同方向的宏观偏析均得到有效弱化。超声的空化和声流作用改变液穴中的温度场和流场,改善晶体的形成环境,促进溶质元素的均匀分布,从而细化组织、弱化宏观偏析。     

低频电磁场对半连续铸造Al-Mg-Si-Cu合金显微组织的影响

采用低频电磁场半连续铸造工艺制备Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭,研究了低频电磁场对Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭组织的影响。结果表明,施加低频电磁场可以细化Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭的晶粒组织,减轻晶内元素的偏析程度。与常规半连续铸造相比,施加频率为20 Hz、电流为120 A的交变电磁场后,铸锭中的等轴晶组织增多,枝晶状组织减少,晶粒尺寸变得更加细小,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造的170和259μm分别降至133和187μm,同时有利于提高溶质元素在晶内的分布,很大程度上减轻了溶质元素的偏析。此外,低频电磁场的电磁振荡使得液穴内部温度场和流动场更趋均匀,溶质元素分配系数增大,结晶区间变小,抑制了树枝晶的生长,促进了Al-Mg-Si-Cu合金半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶,并且抑制了溶质元素的偏析。     

超声处理铝合金熔体对半连铸大铸锭组织与偏析的影响

在Ф1250 mm规格2219铝合金铸锭半连铸过程中,对结晶器中的熔体施加恒定功率的超声波处理,研究了超声处理熔体对大规格铸锭成分偏析的影响规律与作用机制。结果表明,在非对称超声场的作用下,铸锭整个断面的凝固组织均获得显著细化,晶粒尺寸减小且分布趋于均匀,溶质元素Cu的宏观偏析与显微偏析均得到了显著改善,与未加超声处理的铸锭试样相比,晶内相对固溶程度提高了13%,Cu元素的宏观偏析指数降低了24%。分析认为,超声的细晶作用以及超声声流、空化脉冲波促进的溶质元素扩撒对改善偏析具有积极影响。     

电磁振荡法半连铸7075合金的微观组织及溶质元素分布

研究了电磁振荡对7075铝合金半连续铸锭微观组织及溶质元素宏观和微观分布的作用规律。研究结果表明：存在一个最佳电磁场频率范围10～30Hz，在此范围内，随着交变磁场感应线圈电流增大，铸锭中近球形组织增多，蔷薇形组织减少，晶粒尺寸变得更加细小和均匀；同时，溶质元素晶内含量显著增加，宏观偏析现象在很大程度上得到了抑制和消除；此外，电磁振荡使得液穴内部结晶核心增加，温度场和含量场更趋均匀，初凝壳高度和液穴深度降低，溶质元素分配系数增大和结晶区间变小，对枝晶生长的抑制作用加强，从而促进了电磁振荡法半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶，并且抑制了宏观偏析。     

钛合金VAR过程中自然对流下的宏观偏析行为模拟

采用合金凝固的连续介质模型,模拟了钛合金熔炼过程中温度场、流场、溶质场的演化行为,模拟所得溶质元素分布规律与已有实验观测结果一致。通过对模拟结果中宏观偏析形成过程的详细分析以及不同流动情况下偏析程度的对比,揭示了热浮力和溶质浮力引起的自然对流在宏观偏析形成中的作用机制,发现抑制自然对流,可最大程度的减轻铸锭宏观偏析。此外模拟结果还表明,当熔池内流动情况一定时,合金元素在固/液两相中的平衡分配系数决定了该元素的宏观分布规律和偏析程度。     

电磁连铸对镁合金凝固和偏析的影响

对电磁连铸AZ31镁合金的宏观组织,以及溶质元素在铸锭截面上的分布规律进行了工业化(生产)规模的实验研究.结果表明:合适与匹配的连铸工艺和电磁场处理可使镁铸坯晶粒组织细化.在拉速8 cm/min和表观直流电流40 A的电磁场条件下,φ162 mm圆坯的AZ31镁合金宏观凝固组织细化为均匀的等轴晶组织.同时,铸坯中溶质元素的偏析明显改善.以Zn,Mn元素为例,其平均偏析度分别比普通连铸下降73%和67%.     

内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭组织的影响

针对传统大规格2219铝合金铸锭存在的组织粗大不均,宏观偏析严重及第二相粗大等问题,采用内置电磁熔体处理半连续铸造方法制备了?630 mm 2219铝合金铸锭,通过光学显微镜、光谱仪、SEM等测试方法对铸锭进行了凝固组织与成分检测,研究了内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭凝固组织细化的影响,揭示了溶质元素的分布规律。结果表明,相比普通半连续铸造,使用内置电磁熔体处理法制备的铸锭沿径向上晶粒细小,平均晶粒尺寸在200～300μm之间,组织整体上分布均匀,金属间化合物尺寸明显细化,晶间第二相呈断续网格状分布,Cu分布更均匀。     

电磁振荡对半连铸7075Al合金的宏观偏析的抑制作用

研究了电磁振荡作用下半连铸7075Al合金铸锭微观组织及溶质元素在截面上的宏观分布规律,结果表明：在适当的电磁频率范围内（10-30Hz）,随着交变磁场感应线圈电流强度增加,铸坯中近球形组织增多,蔷薇型组织减少,晶粒整体尺寸变得更加细小和均匀,铸锭表面质量明显提高,宏观偏析现象在很大程度上得到了抑制和消除,从电磁振荡使得初凝壳高度降低、液穴深度变浅、温度场和浓度场趋于均匀、非枝晶化程度提高、溶质元素平衡分配系数增大,结晶区间变小等因素出发,首次尝试性对电磁振荡的宏观偏析抑制作用进行了解释和说明。     

低频电磁场水平连铸铝合金板坯铸态组织

研究了低频电磁场对水平连铸铝合金板坯铸态组织以及合金元素宏观分布的影响.将传统水平连铸铝合金板坯的铸态组织与低频电磁水平连铸板坯进行了比较.研究结果表明,在铝合金水平连铸中施加低频电磁场可显著提高铸锭品质,具体表现为:施加低频电磁场能够细化晶粒,削弱重力对铸锭凝固的影响,从而在整个铸锭横截面上获得细小均匀的铸态组织;施加低频电磁场能够减少负偏析和重力偏析,使溶质元素在铸锭横截面上的分布趋于均匀.     

过热度对12Cr2Mo1R大扁锭凝固过程中心宏观偏析的影响

基于体积平均的两相数学模型,耦合求解温度场、流场和浓度场,模拟计算过热度对12Cr2Mo1R大扁锭凝固过程碳元素宏观偏析的影响。本模型将钢液密度设为依赖于温度和溶质浓度的函数。因而,可以综合考虑温度梯度、浓度梯度以及体积收缩等因素对钢液流动的作用,能够更加精确地预测凝固过程溶质元素分布。本次实验研究了过热度对凝固前沿温度梯度、凝固速率和钢液流动速率影响规律,以及最终碳元素宏观偏析情况。模拟结果表明:过热度的增加导致铸件表面区域凝固前沿温度梯度升高,而对中心线区域凝固前沿温度梯度的影响不显著;过热度对铸锭凝固速率的影响很小。此外,过热度的增加使得钢液流动速度相应增加,并使得固液两相区宽度相应的减小。铸锭凝固过程中碳元素宏观中心偏析总体表现为:当过热度40℃时,增加过热度对加剧铸锭中心偏析不显著;然而,当过热度40℃时,提高过热度使得铸锭中心偏析急剧恶化。     

中厚板超声波探伤缺陷及控制技术

介绍了钢板超声波探伤的缺陷类型,对连铸板坯轧制中厚板后出现超声波探伤不合格的钢板进行取样、金相、电镜分析,找出引起中厚板探伤不合格的主要因素是钢中氢含量、铸坯中心偏析以及夹杂物;通过采用RH真空处理、钢水洁净度控制、铸机动态轻压下、加热工艺优化、控轧控冷工艺优化及板材堆垛缓冷等关键工艺技术,使钢板内在质量得到改善,探伤合格率明显提高。     

超声波对合金结晶过程的均匀化作用

在铸造合金中导入超声波,其周期性的空化和搅拌作用,使合金液的温度和成分均匀化,细化了铸造组织,减轻了铸造合金的宏观偏析倾向。     

The attack initiation of Al-Zn-In-Sn anode by the segregation concentrating Zn,Sn and In

The microstructure of Al–5%Zn–0.025%In-0.15%Sn anode was investigated by EPMA, and EDAX. The result showed that the microstructure at the Al-Zn-In-Sn anode can be categorized into two different types, namely the catenulate segregation enriched in Zn, Fe, Si, and the elliptical or rounded segregation where Zn, Sn, In concentrated. In order to explain the initial dissolution of the aluminum anode, the electrochemical behavior in 3% NaCl solution of the Al-Zn-In-Sn anode and its simulated segregation concentrating Zn, Sn, In were tested using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The result showed that the simulated segregation concentrating Zn, Sn, In would preferentially be dissolved into the solution as the anode of galvanic cell.     

银基钎料铸锭微区成分及组织的变化规律

钎料铸锭成分均匀性及组织形态是钎料成形的初始条件,对钎料塑性加工性能及加工后组织有重大的影响. 通过OM,SEM和EDS等分析测试手段,研究了BAg30CuZnSn钎料铸锭的微区成分变化规律. 结果表明,BAg30CuZnSn钎料铸锭中,沿径向由外向内方向,Ag元素含量逐渐降低,Cu,Zn元素含量逐渐升高. 冒口处,由下到上,Ag元素含量逐渐降低,Cu,Zn元素含量逐渐升高. 成分的变化导致铸锭组织发生变化,从铸锭外部到中心部位,晶粒尺寸逐渐粗大,呈现出由最初的随机分布转向成簇分布. 铸锭中心位置出现Ag元素含量较高的枝晶,为银的富集相.     

Ultrasonic-assisted fluxless reactive bonding of Mg/Al dissimilar alloy using Zn–Al solder in air

An ultrasonic-assisted reactive brazing method, without flux and conducted in air, was developed to braze Mg/Al dissimilar alloys. By using pre-coated Zn–Al solders on the Al sheet and a short-time ultrasonic (3?s) assistance, the Mg/Al dissimilar sheets were successfully brazed at a low temperature (340°C). The effect of Al content of the solder on the shear strength was investigated based on the analysis of the microstructure and the fracture behaviour of the brazed joint. The results indicated that the microstructure and the shear strength of the ultrasonic-assisted brazed joint were significantly affected by Al content in Zn–Al solders. Increasing Al content in Zn–Al solder prevented the joint from forming the continuous brittle MgZn₂ layer. The maximum shear strength of 110.5?MPa was obtained when Zn–15Al solder was used, because the joint possessed the optimum microstructure of the soft (Al, Zn) eutectoid matrix with the MgZn₂ dispersed particles.     

Evolution of microstructure and phase composition of joints with ultrasonic-assisted resistance brazing

ABSTRACT

Zn–2Al alloy is used as a filler metal for brazing of aluminium 6063 alloys by ultrasonic-assisted resistance brazing (RB) technology. The evolution of the microstructure and phase composition under the effects of the electric field and ultrasonic vibration were studied. The results show that ultrasonic cavitation can remove the existing oxide films effectively and inhibit element segregation, which help obtain joints with good metallurgical bonding. In comparison to RB joints, which exhibit a coarse dendritic structure, a uniform dendritic structure was obtained in the ultrasonic-assisted resistance joints. Furthermore, the combined electric and ultrasonic field has a significant effect on grain size and on dissolution during brazing. With the application of ultrasonic vibration, the diffusion between the base metal and the Zn–2Al filler metal intensifies.     

冲制用7075-O态铝合金薄板的退火工艺

采用力学性能测试和显微组织观察等方法,研究了Zn含量、退火温度和冷却速率对7075-O态铝合金组织与性能的影响。研究结果表明:随退火温度的升高,7075-O态铝合金板材的强度逐渐减小,伸长率先增大后减小;随冷却速率和Zn元素含量的增加,7075-O态铝合金板材强度逐渐增大,伸长率逐渐减小。为满足冲制用7075-O态铝合金薄板的性能要求,应选择Zn含量≤5.6%,最佳退火工艺为410 ℃×3 h炉冷至100 ℃出炉空冷。     

ZL205A合金块状偏析相缺陷的研究

以ZL205A合金铸件块状偏析缺陷为研究对象,研究了超声熔体处理、时效处理对块状偏析、显微组织及显微硬度的影响。结果表明,超声处理熔体并不能消除ZL205A合金中的块状偏析,对其尺寸和分布无影响,但对合金组织有一定的细化作用;时效时间对块状偏析相尺寸无影响,但对块状偏析相的显微硬度有影响,其显微硬度随时效时间的增加呈现先提高后减小的趋势,时效4 h时达到峰值硬度165.1 HV;均匀化热处理不能减轻或消除块状偏析。     

Zn含量对7XXX铝合金性能及微观组织影响

为了深入研究7XXX铝合金的成分对材料性能的影响,对通过模铸工艺制备的高锌含量的铝基合金性能和微观组织进行了研究,重点探讨了Zn含量对合金组织、性能和铸造流动性的影响。研究结果表明,当Zn含量从20%增加到40%时:对材料组织的影响主要表现为晶粒尺寸由45μm减小到20μm,晶界处非平衡相α+η的体积分数由9%增加到28%;对力学性能的影响表现为抗拉强度与屈服强度升高,分别达到470 MPa和430 MPa,伸长率有所降低,从7%降低至3%左右,合金硬度值由75 HV提高至140 HV。同时,Zn含量的增加可以降低合金固相线温度,这有利于提高合金的流动性。     

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 针对低合金中厚板超声波探伤合格率低的问题,采用低倍、金相、扫描电镜检验和断口形貌分析对探伤不合格的中厚板进行研究,得出结论：引起超声波探伤不合格的主要原因是钢中的氢含量偏高和板坯中心偏析严重,条状MnS夹杂物集聚氢导致氢致裂纹,板材中心部位因偏析产生的少量马氏体、贝氏体组织导致轧后应力集中,在冷却速度较快的条件下产生微裂纹,最终造成探伤缺陷。通过计算得知MnS夹杂物前端的氢陷阱中氢的浓度远高于陷阱中氢的最大饱和浓度,过剩的氢造成裂纹。采用铸坯及板材轧后缓冷等措施,使板材探伤合格率大幅度提高。