铸造Ti-1 5-3合金的凝固行为及组织分析

应用所设计的阶梯铸件的铸型,以及钨铼热电偶和由ADAM系列A／D数据采集及转换模块构成的计算机多通道温度数据采集处理系统,对Ti-15-3合金凝固冷却温度变化进行了实验测试与数据处理,测试了合金的浇注温度,液相线温度和固相线温度,得出合金的凝固温度区间为71℃,对合金阶梯铸件的补缩冒口进行宏观形貌观察表明：Ti－5－3高强钛合金的凝固呈集中补缩的特征,且孔洞内表面光滑,凝固组织观察表明：由于受金属铸型内壁激冷作用和铸件尺寸较小的影响,合金在接近铸型内壁或铸件尺寸较小部位处的铸态晶粒组织较细小,且出现较多黑色第二相的非平衡凝固组织。     

约束性凝固参数对DZ38G合金定向结晶叶片组织和性能的影响

本文在生产条件下,研究了不同约束性凝固参数对 DZ38G 合金定向结晶叶片的组织和力学性能影响。结果表明:在4mm/min 的抽拉速度下,可以获得柱晶平直,发散度小的定向结晶叶片。型壳和浇注温度过高会导致合金中 Cr 元素损耗率的增加,叶片显微疏松增多,组织粗大,合金力学性能降低。型壳温度在1500—1550℃,浇注温度为1500—1540℃时,可以获得满意的组织和较高的力学性能,所铸定向结晶叶片已通过台架长期试车的考验。     

一种薄芯冷却叶片熔铸工艺的研究

为了解决某薄芯气冷叶片断芯、疏松等影响铸件合格率的问题,开展了铸件浇注工艺研究。找出了浇注温度、型壳温度、浇注速度、浇注系统等主要工艺因素与铸件晶粒尺寸、铸件断芯等缺陷的关系。设计出一种可有效防止钢水冲击断芯并对铸件良好补缩的浇注系统。研究表明,提高型壳温度、降低浇注速度有利于晶粒细化、防止钢水冲击断芯;底注式浇注系统和交汇式补缩系统对减少铸件断芯有利。实践证明,这种铸造工艺有效提高了铸件合格率。     

热处理对铸造Ti15-3合金显微组织和力学性能的影响

借助光学显微分析、ＴＥＭ和ＳＥＭ分析手段研究了不同热处理工艺对Ｔｉ１５－３合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在铸态时的组织特征为粗大的β相,由于合金中没有析出相的弥散强化作用,因而合金的强度低,在不同温度时效处理后,在晶内和晶界析出α相,随着时效温度和时效时间的增加,析出相不断粗化,与铸态相比,合金时效后强度大幅度提高而处伸率大幅度下降,在变形过程中,合金中的位错在析出相周围形成缠结,合     

金属型微铸造工艺成形微铸件的组织演变

使用基于金属型的微精密铸造工艺成形了微米尺度的三维复杂的Zn-4Al合金微齿轮铸件,观察了微铸件显微组织的演变规律.结果表明,与常规铸件相比,微铸件表现出典型的快冷非平衡凝固特征,晶粒显著细化,最小的晶粒尺寸仅为常规铸件的1/20左右;而且共晶组织的形态发生转变,由平衡凝固时的层片状转变为棒状,初生相β-Zn的比例提高,其主要原因是微铸件尺寸引起的冷却速度的提高.     

镍基高温合金锻后固溶处理的研究

探讨了固溶温度对GH150镍基高温合金显微组织和力学性能的影响.研究结果证明,提高固溶温度可以促进γ′得到充分溶解,进而提高高温合金时效处理时的沉淀强化效果.但当固溶温度超过1080℃以后,性能有所下降,主要是因为合金原子的扩散能力增强和晶界碳化物不断的溶解,从而导致晶粒过分长大.同时说明,1080℃应该是γ′的完全固溶的温度.     

铝(镁)合金消失模铸造近净成形技术研究进展

阐述了铝(镁)合金消失模铸造技术的研究现状,着重介绍了铝(镁)合金消失模铸造在金属液充型、振动凝固、压力凝固以及消失模壳型铸造等技术方面的最新研究进展。研究表明,铝(镁)合金在消失模铸造过程中,需重点解决针孔、缩松等缺陷,提高液态合金的充型能力和铸件的力学性能;通过采用振动凝固和压力凝固的手段,可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术,可以解决普通消失模铸造易于出现的孔洞和夹杂等缺陷以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件的新方法。     

差压铸造薄壁铝硅合金铸件的位置效应

采用差压铸造工艺,研究垂直缝隙式浇注系统浇注的铝合金硅铸件不同位置的组织和力学性能变化.采用石英砂型、SiC砂型和冷铁,浇口处铸件的晶粒最细小,致密度高、力学性能最好;铸件冷端的组织和性能次之;位于两者之间的铸件的组织和性能最差.分析表明对于具有垂直缝隙式浇注系统,差压铸造凝固压力对金属的凝固作用具有位置效应,浇口处液态金属温度高,凝固时间长,凝固压力对浇口处金属的凝固作用显著;铸件冷端金属凝固时间短,凝固压力对该处金属的凝固作用不显著,铸型的冷却速度对铸件组织和性能的影响起显著作用.浇口处与冷端之间的金属液体的凝固受压力和冷却速度的影响小,铸件的晶粒尺寸最大、密度最小、性能最低.冷却速度提高,铸件的任意位置的组织和性能都相应得到提高.     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

高Nb-TiAl合金的凝固组织与力学性能研究

研究了Al含量变化对高Nb-TiAl合金的凝固组织与力学性能的影响.结果表明:随着Al含量的增加,TiAl合金晶粒尺寸呈增加趋势;当Al含量为45.7%时,凝固过程中局部区域发生包晶转变,使晶粒尺寸显著增大;室温及700℃高温拉伸强度随着Al含量的增加而呈增加的趋势,但发生包晶转变致使室温及700℃高温拉伸强度下降约200MPa;Al含量对延伸率不敏感,持久性能随Al含量的增加呈增加趋势.为控制铸锭凝固后的组织与力学性能,尽量避开包晶转变区,合金中Al含量应低于45.7%.     

Ti321钛合金轴箱铸件石墨型铸造工艺研究

目的 研究钛合金高铁轴箱铸件采用石墨铸型工艺时,铸件尺寸、成形及内部质量控制技术。方法 通过对高铁轴箱铸件的结构特点进行分析,针对铸件结构复杂、尺寸比较大、铸件成形比较困难、容易变形的特点,开展了铸型结构设计、铸件尺寸控制技术和铸件成形工艺等方面研究。采用多活块组合的石墨铸型,设计底注开放式浇注系统,利用Procast软件对高铁轴箱铸件的浇注方案进行了模拟分析。选用Ti321合金,设定合理的浇注参数,利用真空自耗电极凝壳炉对铸件进行浇注。结果 铸件成形良好,经过热等静压和后精整后的铸件,铸件内外部冶金质量和性能指标,满足客户标准要求,验证了方案的合理性。结论 铸件的计算机模拟对铸件工艺的设计提供了技术支撑,高铁轴箱铸件采用的石墨型浇注工艺比较合理。     

直接凝固注模成型技术

直接凝固注模成型是瑞士苏黎世联邦高等工业学院L.J.Gauckler实验室发明的一项新的成型技术,具有素坯密度高、密度均匀、坯体收缩和形变极小等优点,特别适用于大尺寸、复杂形状的陶瓷部件的成型,有广阔的应用前景．本文着重介绍了直接凝固注模成型的基本原理和技术关键．     

K4169高温合金铸件铸造缺陷修复及疲劳性能研究

采用TlG焊对K4169高温合金薄片中铸造组织缺陷进行修复,并对修复前后的合金薄片进行疲劳性能测试和显微组织分析.结果表明:铸造缺陷对合金薄片疲劳性能的影响很大,含铸造缺陷的合金薄片疲劳寿命不到3万周次,而不含铸造缺陷的合金薄片疲劳寿命达7.1万周次.含铸造缺陷的样品经过TlG焊接修复后,疲劳寿命仍达6～9万周次,接近甚至超过了不含缺陷的试样疲劳寿命,这表明合适的焊接修复方法不会降低高温合金薄片的疲劳性能.铸件焊接修复后疲劳寿命高的原因是,焊缝中析出的较粗大相数量多、分布均匀,且疲劳裂纹扩展过程中产生较多的二次裂纹引发了裂纹偏移和扩展路径增长.     

上倾倒框铸铝件铸造工艺设计及模拟优化

目的 消除ZL114A铝合金上倾倒框铸件的铸造缺陷,获得优质铸件,对该铸件的铸造工艺进行优化设计。方法 使用Unigraphics NX软件进行三维建模,利用ADSTEFAN软件对铸造过程进行模拟。对模拟的充型过程、凝固过程及相关缺陷进行分析。结果 将铸件倒放不利于实现铸件顺序凝固,4个顶冒口的补缩效果不理想,故调整了浇注系统的位置及比例、冒口的位置及大小。最终选取了正放底注式的浇注系统,双侧冒口与单个顶冒口的补缩系统,可获得理想的充型及凝固顺序,有望基本消除铸造缺陷。结论 所采用的计算机模拟方法可以为铸造工艺设计及优化提供指导,为尽可能减少铸造缺陷,保证铸件质量和工艺性奠定了良好的技术基础。     

Effect of Casting Modulus on Microstructure and Segregation in K441 Superalloy Casting

Four castings with different modulus have been designed to simulate different thickness sections of a turbine blade during casting process. The microstructure has been observed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The micro-segregation was tested by energy dispersive spectroscopy (EDS) and the macro-segregation was analyzed by using Metalscan 2500 spectrometers. The experimental results show that the microstructure of casting is affected by modulus apparently. The smaller the modulus, the finer the microstructure. The average grain size of castings with modulus of 0.29, 1.57, 3.16 and 5.0 mm is 0.3, 1.5, 2.7 and 4.3 mm, and the volume fraction of eutectic is 0, 0.1%, 0.2% and 1.0%, respectively. The micro/macro segregation is affected by the modulus apparently. The smaller the modulus, the lower the segregation level. When the modulus of casting increases, the content of Al increases, while the content of W, Cr and Mo decreases both in inner grain and near grain boundary. The content of Al and Mo in inner grain is higher than that near grain boundary, while the content of Cr and W in inner grain is lower than that near grain boundary.     

Failure Analysis of a Casting

Failure of a main steam strainer housing during hydraulic testing is attributed to hydrogen embrittlement associated with the welding procedure used to fit the housing to the hydraulic system. However, casting defects were also noted and recommendations to improve the quality of castings made.     

Numerical Modeling of Casting Processes

Recent progress on work related to numerical modeling of casting processes at the Industrial Materials Institute (IMI) is presented. Depending on the type of casting process involved, two different modeling approaches are used. The first, applied to simulate laminar or turbulent flow in the cavity of thin wall castings, is based on a 2D shell element model. This has the advantage of being computationally efficient from the CPU standpoint while, at the same time, provides a reasonably accurate solution to the problem. In the second approach, a 3D finite element method is used for parts that are thick (such as in low pressure or gravity casting), or where the problem is associated with both the part and mold (such as in heat transfer calculations). Whatever the technique chosen, in performing numerical modeling, the foundry hopes to use the results to optimize die and part design, as well as to reduce manufacturing costs. By being able to predict filing, solidification, stresses and shrinkage, a good idea of product quality and performance can often be obtained at the initial stage of the product development cycle.Examples of simulations conducted using an experimental die, an automotive housing and a wheel in an aluminum alloy are given.     

耐热托盘的铸造工艺方案

托盘属于典型的框架结构型铸件,要求铸件具有高的耐热性、耐热冲击及抗裂能力.采用不同铸造工艺方案,根据存在的问题,通过分析产生的原因,不断改进工艺,获得了合格的铸件,使铸件成品率达95%以上.     

铁素体不锈钢430连续铸造板坯成形合理工艺参数的研究

目的 以某钢厂板厚为180~220 mm的铁素体不锈钢430连铸板坯为对象,研究合理的板坯连铸工艺参数,以提高不锈钢430连铸坯的等轴晶率,强化铸坯质量。方法 通过高温拉伸试验、结晶器凝固冷却温度分析以及电磁搅拌磁感应强度模拟,探讨了液体加热温度、结晶器冷却水参数及电磁搅拌参数等工艺参数对连铸坯质量的影响规律。结果 高温拉伸试验结果表明,430不锈钢在不同温度下的应力-应变曲线都是典型的塑性拉伸曲线,当温度超过1 000 ℃后,抗拉强度显著减小;在结晶器宽面水量3 400 L/min、窄面水量400 L/min的参数条件下,结晶器宽面及窄面铜板温度均匀,满足铸坯成形要求;在扇形1段第6^#和7^#辊位并列增加电磁搅拌辊后,430不锈钢铸坯电磁场分布合理且铸坯中心磁感应强度最大,为0.104 T,平均磁感应强度为0.09 T,显著提升了液相穴内钢水的流动性。结论 在结晶器宽面水量为3 400 L/min、窄面水量为400 L/min条件下,在连铸机扇形1段第6^#和7^#辊位并列增加电磁搅拌辊后,对430不锈钢进行连续铸造工业试验,铁素体不锈钢430板坯等轴晶率达到62.5%,裂纹发生率降低。