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。     

冷却速度对CuCr25合金凝固过程的影响

研究了不同冷却速度下CuCr25合金的微观组织和凝固过程。随着冷却速度的增加，CuCr25合金的微观组织将变得越来越细。当冷却速度达到10^7K／s时，可获得纳米结构的微观组织。当冷却速度〈10^3K／s时，CuCr25合金的凝固过程为普通凝固过程：如果冷却速度〉10^4K／s，其凝固过程为液相分解凝固过程。在快速凝固过程中，CuCr25合金中没有新相形成。但是，Cu在富Cr相中和Cr在富Cu相中的溶解度有所增加。     

非平衡凝固下Nd8Fe86B6合金的显微组织及凝固行为

研究非平衡凝固条件下Nd8 Fe86 B6合金显微组织和凝固行为的变化规律.结果表明,Nd8 Fe86 B6合金随着冷却速度的增大,组织发生明显变化.当冷却速率低于1.3×103 K/s,组成相为Nd2 Fe14 B、α-Fe和富B相;冷却速率介于1.3×103～3.95×105 K/s之间组成相为Nd2 Fe14B和α-Fe相;当冷却速率介于3.95×105～4.51×105 K/s时,相组成为Nd2 Fe14 B相和非晶相;冷却速率大于5.39×105 K/s时组织为完全的非晶相.随着冷却速率的增大,各个相的尺寸由微米级别减小到纳米级别.     

Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究

对Ag-Ni偏晶合金开展了快速/亚快速凝固实验,获得了富Ni相粒子均匀弥散分布于Ag基体的合金样品,Ag-Ni合金显微硬度随着合金Ni含量增加和试样凝固过程冷却速率升高而增大,当Ag-4.0%Ni合金液-液相变开始阶段熔体冷却速率达1800 K/s时,其显微硬度接近粉末冶金生产的Ag-10.0%Ni片状电触头的硬度。建立了描述Ag-Ni合金凝固组织演变的动力学模型,模拟计算了Ag-Ni合金凝固组织形成过程,分析讨论了合金成分和试样直径(冷却速率)对Ag-Ni合金凝固组织形成过程的影响。结果表明:富Ni相液滴/粒子形核阶段熔体的冷却速率对合金凝固组织弥散度具有决定性影响;合金的Ni含量越高、试样冷却速率越低,凝固组织中富Ni相粒子平均尺寸越大;Ag-Ni合金熔体冷却凝固时,富Ni相液滴/粒子的尺寸主要受形核和长大控制,Ostwald粗化作用很弱。     

加压等温凝固对Sn-Sb基合金组织的影响

通过对比实验研究了普通凝固和加压等温凝固对Sn-Sb合金组织的影响。结果表明,在Sn-5%Sb合金中添加Cu与Zn元素后,合金组织都得到不同程度的细化;液态Sn-Sb、Sn-Sb-Cu及Sn-Sb-Zn合金在749 MPa高压作用下,提高了熔点,增加了冷却速度,并使过冷度提高,形成了等轴晶。     

单辊旋铸CuFe15合金的冷却速度模拟

建立了单辊旋铸凝固过程的数值分析模型,将真空室、冷却辊和样品带作为一个整体换热系加以考虑,以单辊旋铸CuFe15和CuFe10合金条带为模拟对象,通过采用一维傅立叶热传导方程描述热传输过程,结合热传导理论和凝固理论对热传导方程的数学解析求解,计算了单辊旋铸法制备Cu-Fe合金薄带的冷却速度,得到了铜辊制备200μm厚CuFe15合金薄带的自由侧在凝固结束时的冷却速度为1.5×106K/s.这与早期人们预测的单辊甩带法的冷却速度相当.     

Cu-Fe合金凝固过程的温度场数值模拟

基于有限体积法,利用MATLAB软件对非稳态热传导微分方程进行数值求解,模拟了圆柱形铜模铸造下Cu-30%Fe合金铸件内的温度场分布及冷却速度。结果表明:对于不同尺寸的圆柱形铸件,随着圆柱直径的增大,铸件内部的温度梯度增大,同时冷却速度和固相率增长变小。当铸件直径为10 mm时,铸件内最大(下边缘点处)的冷却速率达到103℃/s数量级,而当铸件直径大于10 mm时,铸件内最大冷却速度为102℃/s数量级,随着铸件温度的降低,其内部的热量不断释放,冷却速度也逐渐减小。     

Cu-Cr合金快淬带的凝固数值模拟

建立了单辊快淬凝固过程的数值分析模型,将真空室、冷却辊和样品带作为一个整体换热系加以考虑,以厚度为60 μm的Cu-25%Cr合金快淬带为模拟对象,对其凝固过程进行了分析研究.由冷却曲线和温度场曲线模拟结果可知,带子的凝固时间为1.0×10-4s;单辊快淬的平均冷却速度在106K/s数量级,且凝固潜热的释放不会明显地引起冷却过程的温度回升;带子的凝固速度在0.010～0.394 m/s范围之内随凝固时间的延长逐渐由大变小.通过比较模拟结果和实验结果,且参考已有研究结论,证明了该模型的正确性,得到了Cu-Cr体系的一些凝固规律和凝固参数.     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

Tb在快速凝固Ag合金中固溶度扩展

采用电弧熔化快速锤砧急冷技术制备含Tb直到10at.-%的Ag-Tb合金箔,厚度0.05—0.08mm,其冷却速度为10~6K/s数量级,采用晶格参数法确定Tb在快速凝固Ag-Tb合金中亚稳扩展固溶度可达到5at-%,确定亚稳共晶中的第二相为Ag_3Tb,观察了快凝Ag-Tb合金的显微结构与缺陷。     

熔体轧制成形凝固特征参数的确定

根据热平衡原理和液体轧制成薄带显微组织中晶粒尺寸，稳定冷却速度，凝固速度，界面传热系数等几个重要的凝固参数。计算结果表明，液体轧制过程中熔体传热属于理想冷却与牛顿冷却之间的中间冷却方式，冷却速度达１０＾６Ｋ／ｓ，传热系数达１０＾６Ｗ．ｍ＾－２．Ｋ＾－１数量级，凝固速度为３．３４ｍ／ｓ。     

Effect of Gravity on Directionally Solidified Structure of SuperalloysEI北大核心CSCD

分别利用常规下抽拉法与新型上提拉法进行不同方向的高温合金定向凝固实验,对比研究重力对单晶铸件凝固组织的影响。结果表明,在常规下抽拉法实验的向上凝固过程中,容易出现雀斑、γ/γ’共晶上聚和籽晶回熔紊乱等问题。原因是糊状区内液体由于元素偏析引起密度减小,在重力作用下形成了上重下轻的失稳状态并引起对流。而通过新型上提拉法实现的顺重力凝固过程中,密度减小的液体处于糊状区上端,形成上轻下重的稳定状态,使重力的作用由失稳因素转化为维持稳定的因素,抑制了液体对流的产生与发展。采用新型上提拉法制备的单晶铸件中彻底消除了雀斑缺陷,抑制了γ/γ’共晶组织的向上聚集,也保证了低密度籽晶稳定的回熔和外延生长。顺重力定向凝固技术从根本上消除了重力对高温合金定向凝固的不良影响,有希望发展成为新一代的先进单晶叶片成型技术。     

Fe含量对快凝铝铁合金凝固过程的影响

用热力学及非平衡动力学理论研究了Ｆｅ含量对快速凝固铝铁高温合金的显微组织及快凝过程的影响机制。结果表明：随着铁含量的增加，快凝条带中的微胞晶区（ＺｏｎｅＡ）体积分数呈下降趋势；由于合金中存在初生相，从动力学上减弱了合金的过冷及凝固速度。     

Dynamic instabilities of rod-like eutectic growth patterns: A real-time study

We present a real-time experimental study of the rod-like growth patterns formed during directional solidification in a non-faceted transparent eutectic alloy, succinonitrile–(d)camphor. Slightly convex isotherms were used to slowly increase the pattern spacing λ from an appropriate starting value to the threshold spacing for rod elimination or rod-splitting instabilities allowing a quantitative determination of these thresholds as a function of the solidification rate V. We show that the threshold spacing for rod splitting obeys the general λ ～ V^?1/2 scaling law of eutectic growth, whereas the threshold spacing for rod elimination deviates from this law at low V, exhibiting the same overstability effect as previously reported for lamellar eutectic patterns. We demonstrate that topological defects (walls between hexagon domains) play an important role in rod-splitting processes. We also describe a spatially incoherent mode of oscillation that we observed in disordered rod-like patterns.     

一炉双流连续定向凝固方法

阐述了自制的一炉双流连续定向凝固装置的原理及特点，对不同拉速下纯铝铸锭的表面状态及凝固组织进行了研究。结果表明，拉坯速度慢或固液界面靠近结晶器出口处，表面质量好；拉坯速度增加，柱状晶的数目经历由少增多的过程。     

Application of fused visual and thermal images in monitoring and evaluation of welding processes

This article presents the application results of different methods of merging images recorded using vision cameras and thermal imaging cameras. The images were recorded during the evaluation of a welding process. The object of observation was the welding arc and the welded joint during its cooling phase. Images recorded during GMA welding on two different welding stations have been taken into account. The observations have been conducted using cameras equipped with different optics systems. This article presents an analysis of the influence of different parameters of the optics systems on the resulting fused images. The analysis also considers the pre-processing method to ensure correct matching of images. The study shows that the fused image contains aggregated information useful in online monitoring and quality evaluation of the welding process.     

基于Thermo-Calc及T-f_S-C_L耦合方法预测Biot≤0.1的合金凝固路径(英文)

将二元合金枝晶凝固传输模型及相应的T-fS-CL耦合求解方法扩展到描述多元合金在Biot≤0.1条件下的凝固。基于提出的扩展模型及算法,提出一种考虑传热影响的预测Biot≤0.1合金凝固路径及微观偏析的方法。该算法与Thermo-Calc热力学计算软件接口程序TQ6相耦合,用于实时计算每次迭代需要的热力学数据。Al-2Si-3Mg三元合金实例计算证实提出的模型及算法和凝固路径与微观偏析预测方法的实用性与可靠性,Al-5.17Cu-2.63Si三元合金凝固实验结果与预测结果的取得较好的一致性。     

单晶镍基高温合金的非平衡凝固

单晶高温合金具有优异的高温力学性能。本文着重介绍单晶高温合金的非平衡凝固方面的部分有趣的研究结果:包括固液界面的形态选择,从而提示如何合适控制定向凝固工艺参数;在大温度梯度下和在侧向约束条件下的定向凝固,首次发现存在一个无(γ+γ′)共晶区和TiC的上浮现象;在加快冷却速度时,还发现从未报导过的TiC的奇异形态以及其它一些亚稳相。     

用改进的浓化时间法预测大型钢锭的宏观偏析

从宏观偏析产生的物理原理出发,对浓化时间法加以改进,并利用改进的浓化时间法对大型钢锭凝固过程中的碳偏析进行了计算。该方法计算简便、计算时间短、物理意义清晰,实现了对钢锭凝固时溶质富集过程的模拟。     

Formation of macroscopically phase separated Cu-colored melt-spun ribbon in (Fe0.5Cu0.5)100−xBx (x = 0, 5, 10, and 20) alloys

The microstructure of a rapidly solidified melt-spun ribbon of binary Fe-Cu and ternary Fe-Cu-B alloys was investigated. The duplex structure composed of Fe-B-rich and Cu-rich alloys was formed by liquid phase separation of Fe-Cu-B alloys regardless of the B content. We found that the element Cu shows a strong tendency to segregate on the surface of Fe-Cu-B alloy ribbons, resulting in the formation of a macroscopically phase-separated Cu-colored cover layer/core structure.