Sn对Al-Pb偏晶合金凝固过程及组织的影响

研究了添加第三组元Sn对定向凝固Al-Pb合金组织的影响.结果表明,添加微量Sn能降低Al-Pb合金液-液相变时两液相间的界面能,促进富Pb相液滴形核和弥散型Al-Pb合金凝固组织的获得;随着Sn添加量的增加,弥散相体积分数增大,液-液相变温度区间和液-液-固三相温度区间之和增大,初生弥散相粒子和偏晶反应弥散相粒子的尺寸均增大;添加Sn促进Al-Pb合金中凝固界面枝晶化,这一方面促进弥散相液滴/粒子沿凝固方向均匀分布,另一方面,促进弥散相液滴/粒子沿定向凝固合金晶界分布.     

磁场对Cu-Pb-La过偏晶合金液-液分离的作用

本实验在Cu-80%Pb过偏晶合金凝固过程中添加稀土元素La,研究不同冷却速度下稀土元素在过偏晶合金凝固制备中的作用,并研究施加磁场对Cu-Pb过偏晶合金液-液分离区凝固组织的影响,探讨了磁场下第二相的迁移和分布规律,为均质偏晶合金制备技术的改进提供参考。结果表明,添加La元素可显著降低Cu-80%Pb凝固组织中的宏观偏析,促进第二相颗粒的均匀分布和细化。较快的冷却速度下添加La元素的作用更加明显,偏析程度显著降低,在此冷速下进一步施加1 T水平方向磁场,Cu-Pb-La合金凝固过程中宏观偏析得到了抑制,富Cu相颗粒弥散,组织分布均匀。     

对流对偏晶合金液-液相变过程的影响

建立了偏晶合金液-液相变过程中的两相流动模型,发展了偏晶合金凝固理论模型;以Al-Pb合金为例,模拟研究了偏晶合金凝固时的组织演变进程,考察了流动对凝同组织形成的影响.结果表明,对流影响液一液相变的形核特性,提高凝固界面前沿最高弥散相液滴数量密度,最大液滴半径和最高弥散相体积分数,促进宏观偏析组织的形成.     

高含Pb量Cu—Pb过偏晶合金的快速凝固研究

采用急冷快速凝固实验装置研究Cu-75%Pb和Cu-86%Pb过偏晶合金的快速凝固过程及其组织特征,探索冷却速率和固液相共存温度区间宽度与合金相分离之间的相关规律.在急冷快速凝固条件下,大的冷却速率使合金凝固时间大幅度缩短,过冷L2液相粘度增大,Stokes运动被消弱,液相分离在很大程度上受到抑制,实验条件下,宽的固液共存区间对合金的相分离并不产生显著影响.高含Pb量Cu-Pb过偏晶合金均可获得均匀弥散的微观组织.随着冷却速率的增大,凝固组织显著细化,均匀性明显提高.     

浇注工艺对倾斜板制备Al-Pb轴瓦材料显微组织的影响

利用倾斜板制备Al-Pb轴瓦材料。分析不同浇注温度和浇注位置对半固态浆料中Pb颗粒的数量及分布的影响。实验结果表明,在浇注温度1 100℃以下时,Pb颗粒大多聚集在试样下端,当温度升高到1 200℃时,Pb在熔液中弥散分布,可以得到Pb颗粒分布均匀、弥散的试样;浇注位置在1.2 m以下时,试样上端颗粒比较大而且少,在重力方向偏析严重;而浇注位置为1.2 m时,Al-Pb合金试样上下端的Pb颗粒尺寸和分布趋于一致。     

Convective Flow and Its Effect on the Liquid-liquid Phase Transformation of Monotectic Alloys

建立了偏晶合金液--液相变过程中的两相流动模型, 发展了偏晶合金凝固理论模型; 以Al-Pb合金为例, 模拟研究了偏晶合金凝固时的组织演变进程, 考察了流动对凝固组织形成的影响. 结果表明, 对流影响液--液相变的形核特性, 提高凝固界面前沿最高弥散相液滴数量密度、最大液滴半径和最高弥散相 体积分数, 促进宏观偏析组织的形成.     

恒定磁场作用下Al-Pb合金快速定向凝固

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行了快速定向凝固实验,考察了磁场强度对凝固组织的影响,分析了磁场的作用机理.结果表明,恒定磁场能显著减弱熔体对流,提高凝固界面前沿液-液相变过程的空间均匀性,减缓液滴的碰撞凝并速度,使凝固试样中的弥散相粒子最大和平均尺寸减小,粒子尺寸分析布范围变窄,有助于获得弥散型偏晶合金凝固组织.     

恒定磁场作用下Al-Pb合金的凝固过程

模拟与试验相结合,研究了恒定磁场作用下Al-Pb偏晶合金定向凝固时的组织演变过程.结果表明,恒定磁场能抑制基体熔体对流,显著影响偏晶合金凝固组织演变,有助于弥散型偏晶合金复合材料的获得.     

偏晶合金液-液相变过程模拟

建立了能描述在弥散相液滴形核、扩散长大、碰撞凝并及两液相空间分离等因素共同作用下，偏晶合金液-液相变过程中组织演变过程的数学模型。将计算的温度场和浓度场与控制凝固组织演变的动力学方程相耦合，模拟研究了单向冷却条件下Al-Pb合金液-液相变过程中的组织演变过程。结果表明，随着冷却的进行，液-液相变区不断由试样底部向试样顶部推进，直至贯穿整个试样。由于在凝固过程中弥散相液滴进行Marangoni迁移和Stokes运动，试样中的某些部位会出现液滴贫化、过饱和度增加和多次形核现象。     

恒定磁场作用下Al-Pb偏晶合金凝固过程研究

以Al-Pb偏晶合金在恒定磁场下的凝固过程为研究对象,实验分析了不同强度恒定磁场、不同定向凝固速度条件下,磁场强度、凝固速度和合金成分对弥散相液滴形核率及平均尺寸的影响,并模拟了凝固组织演变过程,得到了恒定磁场对偏晶合金凝固的影响机理。     

倾斜板振动熔体处理技术研究与应用进展

论述了一种金属组织细化与制备半固态金属浆料的熔体处理方法,总结了近年来的研究与应用进展。倾斜板振动技术可以显著细化金属坯料组织,使纯铝的细化晶粒度很容易达到1级细化标准,该技术对过共晶Al-Si合金中初晶Si与共晶Si也具有较好的细化效果;采用该技术可制备具有细小球形晶或等轴晶组织的A356、Al-6Si-2Mg、A2017、AZ91、AZ31、过共晶Al-Si合金等金属坯料,实现了触变成形;通过连续流变挤压制备了6201、A2017、AZ31、AZ61合金管材、型材和线材,通过流变轧制制备了A356、A2017、AZ91、AZ31、AZ61、Mg-Sn合金板带材;倾斜板振动熔体处理技术具有成本低、效率高的特点,在流变压铸、流变挤压、流变轧制及金属组织细化等方面具有很好的应用前景。     

Corrosion Performance Based on the Microstructural Array of Al-Based Monotectic Alloys in a NaCl Solution

The aim of this study is to compare the electrochemical behavior of three monotectic Al-based alloys (Al-Pb, Al-Bi, and Al-In) in a 0.5 M NaCl solution at room temperature. Two distinct microstructure arrays were experimentally obtained for each Al monotectic alloy by using a water-cooled unidirectional solidification system. Results of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) plots, potentiodynamic polarization curves, and impedance parameters obtained by an equivalent circuit analysis are discussed. It was found that the Al-Pb alloy has lower corrosion current density, higher polarization resistance, lower relative weight, and cost than the corresponding values of Al-Bi and Al-In alloys. It is also shown that the electrochemical behavior of the three alloys examined are intimately correlated with the scale of the corresponding microstructure, with smaller droplets and spacings (i.e., cell and interphase spacings) being associated with a decrease in the corrosion resistance.     

磁场作用下Al-Pb偏晶合金的凝固过程

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行定向凝固实验, 考察了合金成分、凝固速度、恒定磁场对凝固组织的影响. 模拟研究了恒定磁场作用下Al-Pb合金定向凝固组织的形成过程, 分析了磁场的影响机理和合金成分、凝固速度、磁场强度对弥散型凝固组织获得的影响. 模拟和实验均表明恒定磁场促进弥散型偏晶合金凝固组织的形成.     

Al-17.5In偏晶合金定向凝固规则第二相纤维的失稳判据

对Al-17.5In偏晶合金进行了定向凝固,考察了不同凝固速度对Al-17.5In偏晶合金凝固组织的影响.结果表明,在低速定向凝固时,通过偏晶反应析出的第二相纤维规则地排列在Al基体中.随着凝固速度的增大,第二相纤维逐渐演变成珍珠串状.分析了这种组织转变过程并推导出新的Al-17.5In偏晶合金规则第二相纤维失稳的判据.     

高温度梯度下Al-In偏晶合金定向凝固组织的演化规律

应用高温度梯度的方法，研究了在定向凝固条件下温度梯度与凝固速率的比值G／R对Al-17．5％In(质量分数)合金凝固组织的影响．结果表明，偏晶合金的定向凝固与共晶合金定向凝固的生长规律类似．在高温度梯度下，仅在很低的生长速度时才能形成二相有序排列的共生．在偏晶合金定向凝固进入稳态生长以后，在各自的相凝固前沿富集了另一相的溶质，由于两相的层间距不大，长大过程中的横向扩散占主导地位．随着生长速度的增大或温度梯度的降低，Al-17．5％In合金定向凝固组织从纤维结构到周期性或规则排列的串状结构再到弥散分布结构转变．这种转变与固一’液界面形状的转变有密切关系．     

Heat transfer and grain refining mechanism during melt treatment by cooling sloping plate

Heat transfer of flow melt and grain refining mechanism during melt treatment by the cooling sloping plate were investigated.The results show that the cooling sloping plate can refine not only grains of alloys but also can obviously refine pure metal.Cooling ability of the plate is the key factor that induces grain refining,the plate material and the flow amount can affect cooling rate of the melt and thus affect refining effectiveness.The cooling rate of the melt on the cooling sloping plate is much faster than that of the conventional casting process,which can reach 1000 K/s and belongs to meta-rapid solidification scope.The thickness of the temperature boundary layer is much larger than that of the velocity boundary layer on the sloping plate,but the temperature gradient is small in the temperature boundary layer.Under strong cooling action by the cooling plate,most parts of the melt on the plate surface can form undercooling,which causes continuous eruptive nucleation,this is the main grain refining mechanism,and the heterogeneous nucleation on the plate surface is a helpful supplement for the nucleation.     

倾斜板制备半固态7A09合金坯料的研究

以浇注温度、倾斜板预热温度、倾斜角度为研究因素,进行了倾斜板法制备7A09合金半固态坯料的正交实验。结果表明,浇注温度660℃,倾斜板预热温度150℃,倾斜板倾斜角度60°是较为理想的工艺参数;浇注温度是晶粒细化最主要的影响因素;控制合适的工艺参数可获得细小、均匀的初生相颗粒。     

剪切/振动耦合作用下连续流变轧制成形A2017合金组织演化及动态凝固(英文)

将振动倾斜板制浆技术与轧制技术有机结合,开发新型连续流变轧制成形技术,利用该技术制备A2017合金板材。研究连续流变轧制成形过程中A2017合金组织演化及动态凝固行为。结果表明,在振动倾斜板制浆过程中,由于倾斜板的强冷却及振动作用,熔体内部形核率较高,晶粒有两种长大方式:一是直接球形长大,二是先枝晶生长然后断裂球化,因此促进了球形晶和玫瑰晶的形成。在半固态浆料轧制过程中晶粒被拉长。随着浇注温度升高,晶粒尺寸逐渐变大。当浇注温度为650660°C时,可以制备表面形貌和内部组织较好的A2017合金板材,其内部组织主要由球形晶和玫瑰晶组成。     

均质难混溶合金制备技术研究进展

概述了难混溶合金(偏晶合金)特殊的组织及性能,并对各种难混溶合金均质制备工艺进行了总结,介绍了几种新的难混溶合金均质制备方法。分析了传统制备工艺与新兴制备工艺的不同特点,并指出难混溶合金均质化制备技术今后的发展趋势。     

Solidification paths of multicomponent monotectic aluminum alloys

Solidification paths of three ternary monotectic alloy systems, Al–Bi–Zn, Al–Sn–Cu and Al–Bi–Cu, are studied using thermodynamic calculations, both for the pertinent phase diagrams and also for specific details concerning the solidification of selected alloy compositions. The coupled composition variation in two different liquids is quantitatively given. Various ternary monotectic four-phase reactions are encountered during solidification, as opposed to the simple binary monotectic, L′ → L′′ + solid. These intricacies are reflected in the solidification microstructures, as demonstrated for these three aluminum alloy systems, selected in view of their distinctive features. This examination of solidification paths and microstructure formation may be relevant for advanced solidification processing of multicomponent monotectic alloys.