Nd-Fe-B包晶合金定向凝固组织的研究

利用亚快速定向凝固设备制备Nd-Fe-B合金,并研究了其定向凝固组织.设计合金成分为:亚包晶成分(Nd10.8Fe83.8B5.4)、包晶成分(Nd11.76Fe82.36B5.88)和过包晶成分(Nd13.5Fe79.75B6.75).对抽拉速率在5～500μm/s范围内合金的定向凝固及微观组织的研究表明:三种成分Nd-Fe-B合金的最终凝固组织均由α-Fe枝晶相、包晶Nd2Fe14B相和富Nd相组成;随着抽拉速率的提高,α-Fe相的一次枝晶间距呈减小的趋势;三种成分凝固组织中的α-Fe相的体积分数随着抽拉速率的提高都表现出了先减后增的趋势,而Nd2Fe14B相的体积分数都表现出了先增后减的趋势.     

单相合金快速凝固组织形成原理及应用

回顾了固液界面形态稳定性理论,分析了单相合金快速凝固组织形成的原理,最后介绍了快速凝固技术的最新应用。     

凝固过程中枝晶组织形貌演变模拟进展

详细地介绍了近年来在凝固组织模拟上取得的进展,并介绍了在组织模拟中所选用的各种模拟方法,逐个分析了各种方法的优势与不足,进而提出凝固组织的发展方向,即朝着大规模、多尺度方向发展,使得组织模拟能够逐步与实际结合起来.     

凝固条件对非晶合金的微观结构和性能的影响

采用不同凝固控制的方法,研究了凝固条件对非晶合金的微观结构、热稳定性以及力学性能的影响。研究表明,高温下铜模喷铸样品为完全非晶结构,而低温喷铸和电弧原位吸铸所制备的样品中存在着一些纳米量级的析出相。高温喷铸样品表现出非晶合金典型的脆断行为,但低温喷铸和原位电弧吸铸样品则表现出较高的强度和良好的塑性变形能力。高温甩带样品初始晶化温度高于相应的低温甩带样品,其长期热稳定性优于低温甩带样品,表明浇铸温度的升高增强了非晶合金的热稳定性。     

凝固模式对定向凝固TiAl-Nb合金组织和力学性能影响

目的 研究凝固模式对TiAl-Nb合金定向凝固组织和力学性能的影响。方法 利用Bridgman定向凝固方法制备了单一β、亚包晶、过包晶以及单一α相4种凝固模式的TiAl-Nb合金,对显微组织进行观察,并进行室、高温拉伸性能测试及断口形貌分析。结果 单一β凝固模式柱状晶明显倾斜,其他凝固模式合金的柱状晶挺直且宽度较均匀,除单一α凝固合金中片层方向近似与定向凝固方向平行外,其他模式凝固合金中大部分片层方向与定向凝固方向呈近45°夹角;拉伸性能结果显示,亚包晶合金室温和高温抗拉强度最高,分别为429和483 MPa,单一α相合金室温和高温抗拉强度最小,分别为281和204 MPa。结论 亚包晶合金其室温和高温拉伸性能均高于其他凝固模式的合金性能,但定向凝固试样制备过程中产生Y2O3颗粒夹杂,导致拉伸试验过程容易形成应力集中,致使定向凝固TiAl-Nb合金较早发生断裂。     

反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究

采用反重力铸造方法生产高强度铝合金铸件已成为航空、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和ZL205A铸件凝固组织的影响。结果表明,合金的凝固组织存在着不同的位置效应,对于ZL114A合金铸件,冷端晶粒尺寸最小,靠近浇口处晶粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件,随距浇口处距离的减少,枝晶间分布的网格状θ(A l2Cu)相逐渐由粗变细,α(Al)枝晶内分布的黑色点状T(Al12CuMn2)相逐渐减少。分析表明,在反重力铸造补缩压力相同的情况下,合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。     

多元多相合金凝固理论模型的研究进展

工业合金多组元的特点使得多元合金的凝固成为凝固理论研究的重点。由于其复杂性,多元合金的凝固理论研究远远滞后于二元合金,仅在近年来取得一些进展。对这些研究进展进行了综述分析。首先从热力学分析入手,探讨了多元合金凝固过程的溶质再分配特性、凝固路径及相析出规律。进而分析了多组元合金初生单相凝固过程形态演变的理论研究方法和进展。最后简要讨论了多相凝固组织形态的形成原理。     

凝固方向对单晶高温合金枝晶组织的影响

用籽晶法制备了沿不同晶体取向凝同的镍基单晶高温合金试样,研究了单晶中枝晶形貌和一次枝晶臂距随凝固取向的变化规律.结果表明:凝同方向偏离[001]取向小于15°时,枝晶排列比较规则,一次枝晶臂距随偏离角度增大而减小;偏离角度为25°时,部分二次枝晶臂阻断了相邻一次枝晶干的生长,导致一次枝晶臂距增大.沿[011]和[111...     

凝固过程微观组织模拟研究进展

综述了凝固过程微观组织模拟的研究现状,重点介绍了微观组织演变过程中晶粒形核、长大、相关的理论模型和常用的数值模拟方法,并对微观组织模拟的未来发展进行了评价和展望.     

强制均匀凝固组织精确控制技术

针对合金熔体,尤其是大体积合金熔体凝固组织存在的晶粒粗大、成分偏析、组织不均匀和目前传统电磁搅拌存在的趋肤效应问题,提出了实现大体积合金熔体凝固组织细化、均匀化的新思路和环缝式电磁搅拌制备新方法,并对其技术原理做了深入研究和分析。研究结果表明:与常规电磁搅拌技术相比,环缝式电磁搅拌技术可使合金熔体获得较大的剪切速率,有利于获得更加均匀的温度场和成分场,得到的合金熔体温度梯度小,温度场分布均匀,初生相组织细小、形貌圆整、分布均匀;环缝式电磁搅拌技术连铸过程中的温度梯度减小,温度场更为均匀,可流变铸造出表面质量好,初生相组织细小、分布均匀的半固态坯料。     

激光快速凝固Al-Mn合金的组织选择规律研究

利用 5k W CO2 激光器对 Al-1 .1 ,3 .2和 5.6wt% Mn合金进行了一系列表面重熔实验 ,并对微观组织形成规律进行了研究。实验结果表明 :重熔区组织较基体组织大大细化 ;Al-3 .2 wt% Mn在所有速度范围内没有明显的共晶生长出现 ,而以α(Al)胞 /枝晶形式生长 ;随着生长速度的增大 ,Al-5.6wt% Mn合金的组织由 Al6Mn枝晶向 α(Al) + Al6Mn共晶、α(Al)胞 /枝晶及完全无偏析固溶体转变 ,三种合金达到绝对稳定的临界速度分别为 4 4 .1 ,1 3 4.6,2 3 0 .1 mm/s,与 M-S理论预言的达到绝对稳定的临界速度相吻合。     

Computer Modeling of the Evolution of Dendrite Microstructure in Binary Alloys During Non-isothermal Solidification

Two-dimensional simulations of the evolution of dendrite microstructure during isothermal and non-isothermal solidifications of a Ni-0.41Cu binary alloy are carried out using the phase-field method. The governing evolution equation for the phase field variable, the solute mole fraction and the temperature are formulated and numerically solved using an explicit finite difference scheme. To make the computations tractable, parallel computing is employed. The results obtained show that under lower cooling rates, the solidification process is controlled by partitioning of the solute between the solid and the liquid at the solid/liquid interface. At high cooling rates, on the other hand, solute trapping takes place and solidification is controlled by the heat extraction rate. An increase in the cooling rate is also found to have a pronounced effect on the dendrite microstructure causing it to change from poorly developed dendrites consisting of only primary stalks, via fully developed dendrites containing secondary and tertiary arms to the diamond-shaped grains with cellular surfaces. These findings are in excellent agreement with experimental observations.     

金属凝固微观组织数值模拟研究现状

通过对凝固微观组织的模拟,能很好地预测材料的性能,对实际应用具有重要意义。对微观组织模拟中的3个主要模型(确定性模型、随机性模型和相场模型)及它们的应用现状进行了阐述,并分析了它们的优缺点。随着计算机技术的发展,新的计算模型的出现将使金属凝固微观组织的数值模拟向着高精度、高效率和高速度的方向发展。     

Formation Mechanism of Microstructure of Melt Spun Al—In Immiscible Alloys

Immiscible alloys are attractive for their valuable physical and mechanical properties. In this paper, Al-ln immiscible alloy is prepared by melt spinning process and its morphological evolution is studied at various indium contents. The results show that the morphologies of the matrix phase depend on the indium content. Different morphologies lead to different distribution of the second phase particles. Due to a particular solidification mechanism of immiscible alloys, even under the melt spinning rapid solidification condition, it is still impossible to produce homogeneous Al-In hypomonotectic alloy ribbons. But for Al-In hypermonotectic alloys, there is almost no segregation of the second phase throughout the cross section of the ribbons.     

定向凝固微观组织相场法模拟的研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用,相场法可以很好地展示凝固过程固液界面形态的演变。阐述了定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状,并指出了该领域目前面临的问题及未来发展趋势。     

Ni3Al+Ni7Hf2定向共晶合金的凝固行为

研究了Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的组织和凝固行为。结果表明, Ni- 5.8Al-32Hf 和 Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W 合金是这类Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的合适成分。这两种合金在铸态下存在Ni3Al和Ni7Hf2相。缓慢凝固时会出现少量β-NiAl相。三元合金和五元合金的凝固范围分别为41℃和57℃,临界G/R值分别为5×105和7×106℃*s*cm－2 。对三元合金在温度梯度G=250℃*cm－1 和生长速率R=5μm*s－1,对五元合金在G=350℃ cm－1和R=1μm*s－1 条件下制备了平行于生长方向定向排列Ni3Al/Ni7Hf2片状共晶材料。     

Solidification Behavior of Immiscible Alloys under the Effect of a Direct Current

Directional solidification experiments were carried out with Al-Pb alloys under the effect of a direct current （DC）. The experimental results show that the DC causes a migration of the minority phase droplets （MPDs） from the middle part to the surface region of the sample, Samples with either a finely dispersed microstructure or a shell/ core structure were obtained by solidifying the alloy under the effect of the properly selected DC densities, A model was developed to describe the microstructure evolution in an immiscible alloy directionaliy solidified under the effect of the DC. The microstructure formation in the AI-Pb alloys was calculated. The numerical results are in favorable agreement with the experimental ones. They demonstrate that the DC affects the microstructure formation mainly through changing the spatial motions of the MPDs and the temperature field of the melt in front of the solid/liquid interface. The formation mechanisms of the finely dispersed microstructure as well as the shell/core structure were sufficiently clarified.     

凝固方式对Sn-Bi钎料组织和性能的影响

采用炉冷、空冷、水冷和液氮冷却方式以及外加磁场的方法研究不同的凝固方式对Sn-Bi钎料的冲击韧性和显微组织的影响.研究结果表明,快速冷却与旋转磁场均能细化钎料合金的微观组织,抑制粗大树枝晶的生长,但快速冷却会造成Bi的偏析,旋转磁场会造成组织不均.同时快速冷却与旋转磁场都会破坏含Ge合金的塑性改善机制,造成含Ag合金中Ag3Sn相粗大,而旋转磁场的离心力作用还会造成Ag3Sn相和Bi相的宏观偏析.在组织细化以及成分偏析的共同作用下,Sn-57Bi共晶钎料的冲击韧性随冷却速率的增大呈现先增加后减少的趋势.     

快速凝固锌铝合金微观形貌研究

利用单辊急冷法制备了一种锌铝合金，通过XRD分析表明，合金相组成主要为过饱和相α’和富锌相η，以及微量的介稳定相ε-CuZn4。ESEM及TEM观察结果发现，快速凝固所得合金晶粒为等轴晶，并且极其细化，甚至达到纳米级别，其中Si元素以特殊圆薄片状单质存在，较高含量的Si元素未出现偏析，均匀分散在基体中。     

多组元合金的凝固热力学原理

以发展多元多相合金的凝固理论为目标，探讨了多组元合金自由能描述方法及其凝固过程的热力学平衡条件。多组元合金的自由能是由各组成元素的自由能、原子的组合排列引起熵的变化决定的理想混合自由能和由原子间交互作用引起的附加自由能三部分决定的。其中附加自由能的描述是难点，通常通过实验结果的拟合获得。固相的析出条件可通过自由能最低的热力学原理预测，而固相和液相成分的相关性则可通过化学位相等的热力学原理计算。在实际应用中，可以借鉴相图计算方法进行凝固过程的热力学分析，进而获得相图精细结构的数值计算结果。以Al Mg Si合金为算例，进行了三元合金热力学平衡条件的分析。以该热力学平衡条件计算结果为基础，引入对固相和液相中扩散过程的分析，则可实现多组元合金凝固路径的预测。