连续定向凝固设备的设计和制造

连续定向凝固技术是将连续铸造和定向凝固结合在一起而发展起来的技术。课题组原有一套电渣感应连续定向凝固实验装置 ,由于功率的限制 ,该装置只适合于低熔点金属的连续定向凝固 ,因此 ,需要对现有设备进行改造以适应对高熔点金属连续定向凝固的研究。本文根据连续定向凝固原理 ,在原有设备的基础上 ,对原有设备进行了改造。改造后的加热系统、牵引系统以及冷却系统能够生产出高熔点金属的连续定向凝固拉棒     

真空熔化氩气保护连续定向凝固设备的研究

真空熔化氩气保护连续定向凝固设备,是在原有的常规连续定向凝固设备的基础上,加上真空系统而设计制造出来的.本文将着重介绍真空熔化氩气保护连续定向凝固设备的结构特点及工作原理.该设备是连续铸造领域的新型设备.     

多功能电磁成形定向凝固设备的研制

电磁成形是一种先进的材料成形加工技术,应用该技术不仅可以实现金属的无坩埚熔化,而且还可以达到无铸型成形的效果,避免了材料在冶炼和成形中的污染,介绍一台自行研制的多功能电磁成形定向凝固设备,该设备不仅可以实现电磁成形定向凝固功能,而且还可以实现HRS法、LMC法和ZMLMC法等定向凝固工艺,超宽的调速范围、稳定的运动性能以及高的真空度和温度梯度使该设备能够完成许多前沿性的科学研究工作。     

AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究

研究表明:在定向凝固过程中,温度梯度是重要参数之一,代表了定向凝固设备的主要性能指标;温度梯度越高,其定向凝固组织的连续性就越好。     

液态金属冷却定向凝固设备的研制

介绍了一种新型的液态金属冷却定向凝固设备,可以实现高温合金的熔炼、高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC)定向凝固工艺。并对设备的炉体结构、抽拉系统、加热系统,液态金属冷却系统以及辐射挡板进行了介绍。     

定向凝固制备CuAlNi形状记忆合金的研究

利用定向凝固设备，经过母合金的二次熔炼，可制备出具有柱状组织的CuAlNi形状记忆合金，并找到了在该试验装备下的最佳工艺参数。通过化学成分分析、DSC分析，得到该合金的成分及相变点，金相观察可以看到典型的柱状晶，记忆性试验比较了单晶，普通铸造、定向凝固组织的循环疲劳次数；分析了具有柱状组织的CuAlNi合金记忆性提高的原因。定向凝固组织可提高塑性加工性能、记忆稳定性、冷热循环次数，消除纵向晶界。     

研究合金定向凝固组织的脉冲磁场设备的研制

介绍了脉冲电磁场发生设备的工作原理 ,设计等。并介绍了其如何与合金的定向凝固设备结合 ,以实现对合金的定向凝固组织在脉冲电磁场作用下的研究。     

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。     

铸件凝固三传计算机模拟的统一模型

应用作者建立的合金凝固三传统一数学模型和数值计算方法,在IBM PC个人计算机上,进行了AL一Cu合金铸锭在水平定向凝固过程中的温度、凝固进程、成分、压力和液相流场变化的数值模拟;进行了大高/长比Al—2%Cu铸锭的水平定向凝固实验。理论计算结果与实验测得的铸锭凝固温度场变化及宏观成分分布均吻合得很好。数值模拟及实验结果都显示出大高/长比水平定向凝固铸锭在水平方向和垂直方向上均存在宏观成分偏析。     

液态金属喷淋冷却定向凝固设备的研制

高温度梯度是控制高温合金定向凝固组织的重要参数。为了获得高的温度梯度,基于液态金属喷淋冷却定向凝固技术,设计并建造了一套通过喷淋液态锡使高温合金定向凝固的设备。热流分析发现,液态金属喷淋冷却定向凝固技术的热流密度比传统的高速凝固技术提高了47%。采用DZ22高温合金进行了喷淋液态锡使之定向凝固的试验。结果表明：在液态锡喷淋冷却条件下定向凝固的?15 mm DZ22高温合金试样枝晶组织细小,三次枝晶发达,这是液态锡喷淋冷却提高了温度梯度所致。     

Nb-Si基高温合金定向凝固制备技术的研究进展

Nb-Si基高温合金是一种具有高熔点、较低的密度以及良好的高温蠕变强度的高温结构材料,定向凝固技术可以有效改善该合金的综合力学性能。针对Nb-Si基高温合金的定向凝固技术主要有晶体提拉法、区域熔化法、整体定向凝固法等,本文综述了近年来国内外Nb-Si基高温合金的定向凝固制备技术的研究进展,并对定向凝固技术的未来发展进行了展望。     

RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响

采用液态金属冷却的高温度梯度定向凝固设备,研究了RE对高铬铸铁定向凝固组织和力学性能的影响.研究表明,稀土主要位于高铬铸铁的基体组织中,随凝固速度的增加,稀土在基体中的含量增加;稀土对高铬铸铁定向凝固组织中的碳化物具有细化作用,并随凝固速度的增加,定向凝固高铬铸铁组织细化程度提高,同时稀土的加入使高铬铸铁的抗拉强度明显提高.     

铸铁电渣感应连续定向凝固的试验研究

将电渣重熔、感应加热、连续铸造、定向凝固技术综合到一起，桅电渣感应连续定向凝固装置，利用该装置对亚共晶成分的铸铁进行了试验研究。结果表明，电渣感应连续定向凝固方法可以稳定地进行铸铁的连续定向凝固；电渣感应连续定向凝固过程可用铸型内的温度分布来控制与监测；工艺参数的相互匹配是稳定电渣感应连续定向凝固过程的关键因素。     

TiAl基合金冷坩埚定向凝固研究现状与发展趋势

冷坩埚定向凝固技术基于材料电磁加工原理,将合金连续熔化、电磁约束成形和连续凝固过程统一,避免模壳法定向凝固造成的合金熔体污染,是TiAl等高活性合金高纯净定向凝固的重要方法之一。报告了TiAl基合金冷坩埚定向凝固技术的研究结果,建立了电磁场、温度场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。通过改变冷坩埚的横截面形状,初步制备出具有定向凝固组织的TiAl基合金圆、方和扁锭,研究结果表明该方法不但适合于Ti—Al二元合金,而且施与多元多相TiAl基合金也是可行的。通过对成分和组织的控制,所研究的TiAl基合金定向凝固试样的室温拉伸塑性最高达到1．5％左右。最后指出将该方法应用于耐高温的轻质高Nh含量的γ-TiAlNb合金的定向凝固是未来的发展趋势。     

大直径定向凝固纯镁晶粒组织与性能的研究

采用自行设计制造的定向凝固设备,制备了具有粗大的纯镁柱状晶粒的组织,对其组织和力学性能进行了研究。结果表明:采用该种定向凝固方法,纯镁晶粒出现了择优生长,生长方向基本与热流方向平行。定向凝固纯镁晶粒生长的主要方向是[1012]和[1013],因此能够提高纯镁的伸长率。298 K时,定向凝固纯镁的抗拉强度和伸长率分别为56 MPa和18%;423 K时,定向凝固纯镁的抗拉强度和伸长率为57 MPa和38%。     

二元多相合金定向凝固带状组织研究进展

定向凝固形成的带状组织与凝固界面前沿的溶质分布有关,主要受凝固速率、溶质浓度和有效溶质系数等因素的影响。文本主要介绍了定向凝固中几种不同类型的带状组织,解释了其形成的机理;对国内外定向凝固带状组织的研究进展进行归纳总结,指出了目前该研究领域存在的问题,并阐述了未来的研究方向。     

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。     

凝固速度对Fe-Cr-C原位生长复合材料定向凝固组织的影响

采用液态金属冷却的定向凝固设备,研究了凝固速度对3.35%C-27.5%Cr高铬铸铁原位生长复合材料定向凝固组织的影响。结果表明,该合金成分在温度梯度为150 K/cm,凝固速度为1~10μm/s时,成功制备出Fe-Cr-C原位生长复合材料;凝固速度较高时初生M7C3型碳化物为空心或实心的六边形,随着凝固速度的降低,出现了U形和L形M7C3型碳化物;共晶M7C3型碳化物虽然大体上比较规则,但在其精细结构的形貌上出现许多分叉,而且随凝固速度的增加,碳化物分叉现象越显著。     

热型连铸制备Cu-Al-Ni形状记忆合力学性能研究

在自制的水平热型连铸设备(OCC)上,采用一定的工艺参数,制备出表面呈镜面,内部组织沿轴向定向排列的柱状组织Cu-Al-Ni形状记忆合金.其与金属型、定向凝固生产的样品相比,屈服强度、伸长率有一定的提高,伸长率可达12.8%.     

纯铝连续定向凝固铸锭的组织与性能

本文采用自制的连续定向凝固装置考察了纯铝连续定向凝固铸锭的组织、性能及变形特点,并研究了混合稀土Re对铸锭性能的影响。研究表明,利用连续定向凝固装置可以连续获得任意长度,具有定向凝固柱状晶组织的纯铝铸锭,该铸锭具有较高的韧性与低的加工硬化系数。加入微量Re(<0.3％)可以较明显地改善铸锭的性能。