矩形冷坩埚定向凝固过程中钛铝熔体的流场数值计算(英文)

对矩形冷坩埚定向凝固钛铝合金熔体流场开展数值模拟研究。结合实验结果,建立熔体流场的3-D有限元模型,研究不同电源参数下熔池内流动特性。计算结果表明:熔池内存在着复杂的循环流动,在固液界面前端存在着较为强烈的径向对流,并在中部合流。熔体流动随着电流强度的增强而增强,但是宏观流动形貌并没有改变。当电流为1000A时,熔池内最大流速为4mm/s,固—液界面前端达到3mm/s。当频率从10kHz变化到100kHz时,熔池流动形貌发生明显改变,分析其影响机制。对于冷坩埚定向凝固,存在着一个最佳频率。     

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

离心加速条件下金属液中粒子的相互作用

建立了金属液中第二相粒子在离心加速条件下的运动规律理论模型,并根据该理论模型分析了金属液中第二相粒子的相互作用规律。结果表明：在离心加速场中粒子一直处于加速状态,不会达到均速运动状态;粒子直径越大、密度越大,在同样时间内,粒子移动的距离越远;在传输过程中,不但有因尺寸不引起的粒子追逐现象,而且在因密度不同引起的追逐现象,该现象是引起粒子碰撞、聚集及尺寸大（或密度大）粒子偏聚到试样外侧的主要原因,径向上初始位置不同的两个粒子,其间距随时间延长逐渐增长。如果在径向一条直线上有多个同间距的粒子,离心移动一段时间后,虽然任意两相邻粒子的间距比开始态增大,但各相邻粒子间距在新的时刻仍是相等的。     

旋转盘离心雾化熔滴飞行动力学与凝固进程

建立了旋转盘离心雾化熔滴飞行与凝固进程的一个数学模型,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,模拟镍金属熔滴飞行与凝固的基本情况,探讨过程和材料参数的影响。结果表明:在旋转盘离心雾化中熔滴经历了一个大的过冷,其过冷度约为0.2Tm;在整个飞行期间,熔滴的冷却速率并不是常数,在熔点附近冷却速率约为5×104K/s;角速度越大,冷却速率越大,熔滴开始和完成凝固所需时间越短,雾化室可小些;熔滴过热温度对熔滴过冷度和冷却速率影响不明显,但完成凝固所飞行的距离增大,从雾化室设计角度,不宜采用大的过热温度。     

TiAl金属间化合物的定向凝固和晶向控制

在航空航天及能源领域有重要应用价值的TiAl基合金，由于其γ α2片层结构的特点，采用定向凝固技术控制片层方向可以更好地发挥其潜能。从相与组织选择及晶体择优生长特性角度，讨论了具有包晶反应的高温γ-TiAl合金的定向凝固与晶向控制，分析了晶向控制中引晶、合金化、调节成分与凝固参量及它们的综合作用所得到的结果与存在的问题，并提出了此领域今后应注意的方面。     

Wettability of TiAl alloy melt on ceramic moulds in electromagnetic field

In the electromagnetic field, the wettability between Ti50Al alloy melt and oxide ceramic moulds was studied by the self-designed measuring apparatus. The thermodynamic and kinetic laws and mechanism on wetting were studied systematically. The results show that in the electromagnetic field, the order of contact angles for the molten Ti50AI alloy for the eight oxide materials is θ（Y203） 〉 θ（ZrO2（Y203）） θ〉 0（ZrO2（CaO）） θ〉 0（CaO） ：〉 θ（ZrO2（MgO）） θ〉 0（A1203） θ〉 0（Zircon） ：〉 θ（MgO）. The wetting process of Ti50Al alloy and ceramic moulds includes the nonreactive wetting at the first stage, and the reactive wetting at the final stage. And the higher the ceramic chemical stability, the longer the nonreactive wetting time.     

Effect of low temperature melt on solidification structure of A356 alloy with melt thermal treatment

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｓ ,ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌｏｎｔｈｅｆｉｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ[1～ 6] .Ｔｈｅｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ(ＭＴＴ)ｉｓｓｕｃｈａｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｏｌｉｄｉ ｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃ…     

铝硅熔体超重力凝固提纯硅(英文)

研究超重力场下铝硅过共晶熔体凝固精炼提纯冶金硅。实验结果表明:超重力作为一种强化分离手段,可以实现铝硅合金中初晶硅颗粒的富集分离。在超重力作用下,铝硅合金中精炼硅颗粒沿超重力方向富集在铝硅合金下部。用王水溶解其中的铝,得到初晶硅颗粒。通过分析初晶硅中杂质含量可知,与冶金硅原样相比,精炼后的硅纯度由99.59%提高到99.92%,硼和磷的质量分数分别由8.33×10-6和33.65×10-6降低到5.25×10-6和13.50×10-6,表明该提纯方法可行。     

熔体过热处理对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织的影响

分别在750、850、950和1050℃下，研究熔体过热处理对Al-4．7％Cu（质量分数）合金定向凝固组织的影响，利用综合热分析仪测定Al-4．7％Cu合金熔体结构特征及变化过程。结果表明：经过950℃和1050℃过热处理的一次枝晶间距比在750℃常规过热直接定向凝固的分别减小了31．2％和36．2％；随着熔体过热时间的延长，一次枝晶间距减小，组织越来越细密；但随着低温保持时间的延长，一次枝晶间距增大，组织越来越粗大，表明熔体高温处理对定向凝固组织形态的影响逐渐衰退；熔体过热处理对Al-4．7％Cu合金定向凝固组织有显著影响的原因在于熔体过热处理改变了熔体结构状态。     

超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响

研究了超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响，分析了没有添加除气剂不进行超声波处理、只添加除气剂不进行超声波处理、既添加除气剂又进行超声波处理的情况，以及超声波对纯铝凝固组织影响的原因。研究结果表明，采用合适的超声波振动处理时间，可以提高铸锭晶粒的细化率。     

熔体温度处理工艺对A319合金组织和性能的影响

研究了熔体温度处理工艺对A319合金凝固组织的影响,通过对冷却速度和混合熔体停留时间的考察,发现不同的冷却速度对经过和不经过熔体温度处理的凝固组织初生枝晶尺寸作用不大,但对凝固组织中的晶间化合物相的析出有很大影响。研究结果表明,熔体温度处理工艺有利于抑制晶间化合物的析出,促进组织的均匀性,随着混合熔体停留时间的延长,试样的拉伸性能表现出由低到高,再由高到低的变化规律,从原子团族的角度分析了熔体温度处理工艺对凝固组织的作用机制。     

电磁搅拌对A356合金熔体结构及其凝固行为的影响

对A356合金熔体进行电磁搅拌并浇注至高温铸型中直接制备半固态浆料.利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了过热电磁搅拌对A356合金半固态浆料组织的影响.用Image-Pro Plus图像分析软件对α(Al)初晶的尺寸、圆整度以及Al-Si共晶间距进行分析测算.通过和直接浇注获得的浆料组织进行对比,研究了电磁场对合金熔体结构及其后续凝固行为的影响.结果表明:随着搅拌温度的降低至液相线附近时,电磁场对熔体凝固行为的影响逐渐显著;α(Al)初晶中树枝晶不断减少并逐渐转变蔷薇状晶和非枝晶;水淬后Al-Si共晶组织也由粗大的片层状转变为细小的纤维状和鳞片状结构.这些现象主要归因于电磁场作用下低温熔体中Al、Si的微观偏聚加剧,促进了α(Al)和共晶Si的形核.     

Effect of centrifugal counter-gravity casting on solidification microstructure and mechanical properties of A357 aluminum alloy简

To investigate the influence of Centrifugal Counter-gravity Casting(C3) process on the solidification microstructure and mechanical properties of the casting, A357 aluminum alloy samples were produced by different process conditions under C3. The results show that C3 has better feeding capacity compared with the vacuum suction casting; and that the mechanical vibration and the convection of melts formed at the centrifugal rotation stage suppress the growth of dendrites, subsequently resulting in the refinement of grains and the improvement of mechanical properties, density and hardness. A finer grain and higher strength can be obtained in the A357 alloy by increasing centrifugal radius and rotational speed. However, casting defects will appear near the rotational axis and the mechanical properties will decrease once the rotational speed exceeds 150 r·min-1.     

Numerical simulation for permanent mold centrifugal cast TiAl exhaust valve

1INTRODUCTION Inthepastdecades,therehasbeenanenor mousincreaseintheresearchontitaniumalumin ides,inparticular,ontheTiAlcompounds[13].Thelowdensitycombinedwiththehigh strengthathightemperaturemaketitaniumaluminidealloy anexcellentcandidateforautomotiveexhaustvalve applications[47].ThekeytosuccessfulapplicationofTiAlexhaustvalvesisneitherthestrengthnor theductility,butalargeoutputandlowcostman ufacturingmethod[810].Numericalsimulationforthefillingandsolidi ficationofcastingshasbeenresearch…     

Lamellar boundary alignment of DS-processed TiAl−W alloys by a solidification procedure

In this study, a β solidification procedure was used to align the lamellae in a Ti-47Al-2W (at.%) alloy parallel to the growth direction. The Bridgman technique and the floating zone process were used for directional solidification. The mechanical properties of the directionally solidified alloy were evaluated in tension at room temperature and at 800°C. At a growth rate of 30 mm/h (with the floating zone approach), the lamellae were well aligned parallel to the growth direction. The aligned lamellae yielded excellent room temperature tensile ductility. The tensile yield strength at 800°C was similar to that at room temperature. The orientation of the γ lamellar laths in the directionally solidified ingots, which were manufactured by means of a floating zone process, was identified with the aid of electron backscattered diffraction analysis. On the basis of this analysis, the preferred growth direction of the bcc-β dendrites that formed at high temperatures close to the melting point was inferred to be [001]_β at a growth rate of 30 mm/h and [111]_β at a growth rate of 90 mm/h.     

快速凝固TiAl合金冷却速度的计算

利用传热模型和物理模型计算了等离子旋转电极法（简称PREP）和锤砧法（简称HAP）制备的TiAl合金的冷却速度。计算结果显示：以高纯氩为冷却介质,PREP法制备的TiAl合金的冷却速度为10^2K/s-10^4K/s;锤砧法的冷速为10^5K/s-10^6K/s。     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

Ti-Al包晶合金定向凝固及组织选择

考察了包晶合金分别在定向凝固初始过渡及稳态生长阶段的凝固特性;分析了凝固过程中液-固界面前沿两相形核过冷与成分过冷的条件及温度梯度(G)和生长速度(v)对两相竞争生长的影响和带状结构形成与共生生长的条件,确定了出现带状结构所必需的成分和G/v条件.计算了TiAl合金在初始过渡阶段初生相及包晶相的竞争生长和向稳态发展的过渡机制,并应用界面响应函数建立了不同成分TiAl合金在稳态生长过程中相与组织随生长速度演化的竞争选择模型及相应的凝固组织图,预测了TiAl合金在不同凝固条件下可能形成的相与组织形态.在所选的合金成分范围内定向实验所得的凝固组织与计算预测的组织选择图有较好的一致性.     

TiAl金属间化合物电子束焊接头应力场分布特征

采用热弹塑性有限元方法,对TiAl金属间化合物平板电子束焊接接头的焊接应力进行了三维数值模拟,并分析了应力分布状态与裂纹特征之间的关系.结果表明,沿焊缝方向σx为残余拉应力,在焊道中部维持在较高水平,最高拉应力为390MPa.焊道中部横截面σx方向为残余拉应力,在热影响区附近达到最大值415 MPa,σy方向也为残余拉应力,且在距焊缝中心1.9 mm处达到最高值160 MPa左右.在不同焊接热输入条件下接头最高抗拉强度为304.7 MPa,断裂发生在接头热影响区附近,即残余应力最大的区域.