K417高温合金电磁搅拌法真空晶粒细化技术研究

使用X射线衍射分析仪、扫描电镜、电子拉伸试验机、高温金相显微镜研究了在模壳内壁表面的涂层中添加孕育剂铝酸钴和在真空熔铸过程中施加工频旋转电磁搅拌对K417高温合金真空精密铸件凝固组织和性能的影响。结果表明:采用将在真空熔铸过程中施加150 A的工频旋转电磁搅拌和在模壳内壁表面的涂层中添加孕育剂铝酸钴相复合的方法,可以得到晶粒细化至95μm、断面等轴晶比例达到99%的K417高温合金真空精密铸件。当在电磁搅拌和孕育剂作用下将K417高温合金真空精密铸件的晶粒尺寸从3.45 mm细化至95μm,可以使其粗大等轴晶向细小粒状晶转变,(γ+γ’)共晶的尺寸减小,室温和650℃中温的拉伸性能得到明显改善。     

铝晶粒细化剂Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理

分别采用Al-5Ti-1B、Al-10Ti、Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,比较了TiAl3、TiB2和AlB2对纯铝的晶粒细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜研究了Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理。结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相。单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相。Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理为TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用;部分Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒起到晶粒细化作用。     

电磁搅拌近共晶Al-Si合金的半固态浆料制造(英文)

本文研究了电磁搅拌对近共晶铝硅合金凝固过程和组织结构的影响。实验结果表明电磁搅拌强度能明显影响凝固组织结构,改变初生α相的形貌。当电压低于60V时,电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响较小。当电压增加到90V,搅拌10s时,铸坯中已经能够发现球状α初生相。而当电压达到120V时,球状α初生相能够均匀分布在铸锭中;在此条件下,搅拌超过10s时,铸坯的微观组织并没有明显的改善。同时也分析了其它实验参数对α相分布形态的影响。     

电磁搅拌对过共晶Al-Si合金初生Si长大过程和形貌的影响

研究了电磁搅拌对过共晶Al-Si合金中初生Si长大和形貌的影响。结果表明,当合金含Si量低于30％时,电磁搅拌引起过共晶Al-Si合金中初生Si显著细化和球团化,但当合金含Si量超过30％时,电磁搅拌对初生Si细化的作用有限,组织中仍然存在较粗大的板片状初生Si;提高电磁搅拌时合金熔体冷却速度可减小初生Si的尺寸;进行正、反转电磁搅拌,初生Si的尺寸将进一步减小,在电磁搅拌条件下,初生Si发生细化和球团化的主要原因是：搅拌引起合金熔体温度场、溶质场的均匀化,引起初生Si的机械破碎,相互摩擦和抑制初生Si各向异性生长。     

纯锡晶粒细化效果及机理研究

通过光学金相组织观察、SEM和EDS、EPMA分析、硬度测试,研究了不同含量的TiC和TiB2对纯锡微观组织和性能的影响,并初步探讨了细化机理,为细化剂的制备和细化工艺提供了理论依据。结果表明,加入不同含量的TiC和TiB2对纯锡有不同程度的细化效果,并且随着细化剂加入量的增加,细化效果不断增强。当TiC的加入量为0.8%时,纯锡的晶粒尺寸由135μm减小到43μm;当TiB2的加入量为0.6%时,纯锡的晶粒尺寸减小到57μm。纯锡的硬度也随着晶粒尺寸的减小呈增大趋势。     

铝钛硼晶粒细化机理

从铝钛硼中间合金入手,分析了铝钛硼中主要的金属化合物是三铝化钛和二硼化钛,这两种金属化合物在铝及铝合金晶粒细化中起到主导作用。分析了目前晶粒细化剂细化机理主要观点,即硼化物理论、相图/包晶理论、包晶壳理论、超形核理论、二重形核理论等,同时阐述了铝钛硼晶粒细化机理的最新研究成果。     

强磁场下Al-Si过共晶合金组织细化原理研究

为了改善Al-Si合金性能,研究了强磁场对Al-Si过共晶合金组织的影响.依据热力学和晶粒形核理论,阐述了组织变化的原因.研究表明:当Al-Si过共晶合金在600℃施加强磁场并平行于磁场方向下凝固时,共晶组织被细化,但对初生硅相影响不大;磁场强度越大,细化效果越明显;强磁场降低了固态熵和磁自由能的影响,使共晶组织临界形核半径减小,而硅由于是逆磁质对其影响不大;强磁场使液态金属平行于磁场方向流动,进一步细化了组织.     

铝锡合金电磁搅拌中电磁场的模拟分析

Al-8Sn-2Si-2Pb-0.8Cu-0.2Cr铝合金是具有优越性能的复合轴瓦材料,但容易产生比重偏析,需要进行搅拌。通过对搅拌器的电磁场模拟计算,得到了最佳工艺参数,采用5组线圈,相位差为90°,频率为50Hz,电压为7V,计算结果与实验值很吻合,对科研具有指导作用。     

电磁搅拌频率对Pb-Sn过共晶合金凝固组织的影响

对比分析了磁场和电磁搅拌频率对Pb-80%Sn过共晶合金铸锭凝固组织和宏观成分偏析的影响。结果表明:螺旋磁场可在合金熔体的更大区域内形成流动,使熔体内溶质场、温度场分布更均匀。励磁电流一定时,初生相晶粒尺寸随频率的增大而减小,旋转磁场和螺旋磁场在频率分别为13 Hz和10 Hz时对铸锭凝固组织的改善效果最好,晶粒尺寸由无磁场时的247.3μm分别减小到142.5μm、140.6μm,继续增大频率,凝固组织反而出现粗化和不均匀化。旋转磁场和螺旋磁场均在频率为13 Hz时对成分偏析的改善效果最好,由无磁场时的9.71%分别减小到1.14%、0.34%。     

电磁搅拌自生表面复合材料的组织与性能

根据电磁搅拌时定向凝固形成分离共晶的原理，制备了内表面的Ａｌ３Ｎｉ金属间合物、上表面为少量Ａｌ３Ｎｉ与亚共晶组织，而基体为亚共晶组织的自生表面复合材料管状试样，分析了复合层的组织形貌、结合强度、耐腐蚀性能，讨论了分离偏聚物的形成机理。     

国内外电磁搅拌技术的发展与展望

总结了电磁搅拌技术的发展、作用及其在国内外的应用,分析了组合式电磁搅／多模式电磁搅拌、电磁制动技术及连铸的软接触技术的特点,提出了关于优化鞍钢主要连铸生产线的几点建议。     

电磁搅拌频率与方式对Al-Mn合金显微组织及性能的影响

以单层链式线圈绕组电磁搅拌Al-Mn合金为研究对象,采用Image-Pro-Plus图像分析软件对合金的晶粒组织形貌及尺寸进行分析,得到合金晶粒平均等径圆直径及形状因子与搅拌频率、搅拌方式的规律曲线,还研究了不同工艺条件对Al-Mn合金布氏硬度的影响规律。研究结果表明,在电磁搅拌下,一定的频率范围内合金晶粒的尺寸随着搅拌频率的升高而减小;交替电磁搅拌比常规电磁搅拌效果更好;采用电磁搅拌工艺后获得的合金试样,布氏硬度值普遍有所提高。     

电磁搅拌对铝合金材料微观组织的影响及其理论研究探讨

从电磁搅拌对铝合金材料微观组织的影响及其理论研究等方面做一综述,其中包括电磁搅拌器的工作原理,电磁搅拌的优点等,主要研究电磁搅拌工艺与铝合金微观组织的关系,分析不同搅拌工艺条件下铝合金微观组织的变化,阐明EMS工艺对铝合金微观组织的影响,初步探讨铝合金的制备工艺。     

添加元素对Mg-3Si合金组织影响

采用扫描电镜、X射线衍射对合金组织进行观察,研究在Mg-3Si(质量分数/%,下同)合金陆续添加Zn,Nd,Gd,Y元素后微观组织演变规律。结果表明:Mg-3Si合金中Mg_2Si粒子具有初生和共晶两种明显不同的形貌;添加3%Zn元素后的Mg-3.0Si-3.0Zn合金中,初生Mg_2Si粒子粗化,共晶Mg_2Si粒子完全消失;在Mg-2.0Nd-3.0Zn-3.0Si合金中,Nd元素的加入能有效地细化初生Mg_2Si粒子并生成少量的Mg_(41)Nd_5粒子;继续添加Gd,Y元素后,在Mg-8.0Gd-4.0Y-2.0Nd-3.0Zn-3.0Si合金中的Gd_5Si_3和YSi等粒子急剧增加而Mg_2Si粒子含量大大减少。通过Thermo-Calc热力学软件的热力学计算表明:Gd_5Si_3,YSi的吉布斯自由能低,Gd,Y原子与Si更容易形成化合物。在Mg-8Gd-4Y-2Nd-3Zn-3Si合金中,Gd_5Si_3,YSi,Mg_2Si三种化合物的室温吉布斯自由能分别为-9.56×10~4,-8.72×10~4,-2.83×10~4J/mol,粒子的质量分数分别为8.07%,5.27%,1.40%。     

一种新结构辊式电磁搅拌装置的研究

随着高品质宽厚钢板日益需求的增长,辊式电磁搅拌装置作为板坯连铸工艺装备,因其改善板坯芯部偏析、提高等轴晶的良好冶金效果得到广泛应用.现有技术的辊式电磁搅拌装置在板坯连铸线上使用常因其效率低但为达到冶金效果而提高能耗,且因线圈损伤、失效影响其使用寿命.本文研究的新结构辊式电磁搅拌装置,通过优化铁芯磁路结构,提高能源使用率...     

离子后氧化对42CrMo钢渗氮组织与耐蚀性的影响及机理分析

采用普通空气对42CrMo钢离子渗氮样进行了离子后氧化处理。采用金相、扫描电镜、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、渗层厚度、物相、耐蚀性及电化学试验后试样表面进行了测试和分析。研究结果表明,对42CrMo钢离子渗氮样进行空气后氧化处理可在氮化层表面形成一层1~2μm厚、由Fe3O4和Fe2O3组成的氧化层,且两种氧化物比值由后氧化工艺参数决定,400℃、60min后氧化时生成的氧化层Fe3O4含量最大,电化学实验后的试样表面没有出现点蚀现象,由此获得最佳耐蚀性。高含量Fe3O4基于该条件下生成Fe3O4的化学反应的吉布斯自由能较小。结果还发现随后氧化时间延长或温度升高,离子氮化层厚度逐渐减薄。     

线性电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响

为了提高高温合金母合金锭的质量,本文提出了在高温合金真空熔铸过程中,施加线性电磁搅拌的真空电磁铸造新技术。使用电子探针和光学显微镜,研究了在真空熔铸的凝固过程,施加工频线性电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响。实验结果表明:在K417高温合金真空熔铸的凝固过程中施加140A的工频线性电磁搅拌,能够细化高温合金母合金锭的等轴晶组织、增加高温合金母合金锭的断面等轴晶比例、大幅减轻枝晶偏析的程度并能将高温合金母合金锭的中心缩松缩孔比率从54%降低到35%,从而使高温合金母合金锭的质量得到明显改善。     

化学细化半固态Al-Si合金表观黏度及组织分析

为研究化学晶粒细化法对半固态Al-Si合金流变行为的影响,分别添加了Al-5Ti-B、K2TiF6、K2TiF6 石墨以及K2TiF6 Ti细化剂,在合金固化过程中利用Couette同轴圆筒式黏度计测量其表观黏度的变化,并观测不同固相分数试样微观组织.研究表明,化学晶粒细化法大大减小了半固态Al-Si合金的表观黏度,Al-5Ti-B细化效果好于K2TiF6,石墨或Ti和K2TiF6的组合较单一的K2TiF6效果显著.     

电磁搅拌作用下CoCrMo合金熔模铸件凝固细晶研究

目的 研究电磁搅拌对CoCrMo合金熔模铸件晶粒尺寸的影响,解决熔模铸造CoCrMo合金铸件晶粒粗大的问题。方法 将CoCrMo合金熔化后,在其凝固过程中分别施加不同工艺参数的电磁搅拌,并对其凝固后的组织进行表征分析。同时,采用有限元法对电磁搅拌在金属熔体中的电磁场和流场进行数值模拟。结果 在不同的电磁搅拌参数下,CoCrMo合金铸件凝固组织出现了不同程度的细晶效果,浇道处的细晶效果优于铸件试棒处的。铸件试棒处的晶粒尺寸最小能控制在1 mm以下,等轴晶率最高能提升至31%。数值模拟结果表明,在电磁搅拌过程中,铸件试棒的磁场、电流和洛伦兹力都呈周期性变化,铸件试棒内部的流速随搅拌时间的延长而增大,最后趋于稳定。结论 电磁搅拌对CoCrMo合金的凝固组织产生了明显的细化效果,促进了柱状晶向等轴晶转变。电磁搅拌的时间越长,铸件凝固组织的细化效果越好,铸件厚大部位的细晶效果越显著。结合实验结果和数值模拟结果发现,在电磁搅拌过程中,熔体流动引发枝晶断裂是晶粒细化的主要原因,而电磁场促进异质形核为次要原因。     

电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金组织的影响

研究了电磁搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响.结果表明:当电磁搅拌的频率达到或高于50 Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生固相越来越多,越来越圆整;在电磁搅拌频率为200 Hz和冷却速率较低的条件下,搅拌的功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的球状初生固相越多,晶粒也越细小.在电磁搅拌条件下,AZ91D镁合金熔体的激烈流动导致较为均匀的温度场和溶质场、更加剧烈的温度起伏,促进了半固态AZ91D镁合金球状组织的形成.半固态重熔加热使半固态AZ91D镁合金坯料初生固相的形态发生进一步的球化.