连续定向凝固技术的研究进展

阐述了国内外连续定向凝固技术的研究进展，并对连续定向凝固进行了探讨，提出了一些建议。     

高温合金定向凝固技术研究进展

首先回顾了定向凝固的发展历史,重点分析了液态金属冷却定向凝固的技术特点。总结了高温度梯度下制备的定向凝固法单晶高温合金在组织和性能方面的研究现状,结合作者在本领域的研究,着重分析了定向凝固温度梯度、凝固速率、晶体取向、熔体超温处理、熔体对流控制对组织和性能的作用规律和机制,认为高温度梯度定向凝固是细化组织、减少缺陷、提高合金性能的重要途径。最后展望了高温合金定向凝固的发展趋势。     

定向凝固对AZ31镁合金凝固组织的影响

通过对AZ31镁合金的定向凝固组织的观察,发现拉速对组织的影响规律:随着拉速的降低,晶粒数明显减少,当拉速≤10μm/s时可以获得稳定的定向凝固组织.     

AZ31镁合金定向凝固的有限元模拟

定向凝固技术是获得新型功能材料的一种重要手段。基于有限元算法,对采用传统法和定向凝固法铸造的AZ31镁合金内部温度、应力、应变分别进行了仿真模拟。结果表明,采用定向凝固法铸造的AZ31镁合金,其内部温度为单相分布,更有利于形成柱状晶,从而提高Az31镁合金的性能。     

太阳能级多晶硅定向凝固技术的研究进展

随着太阳能光伏产业在全球范围内的迅猛发展,作为太阳能电池最基础的原材料一高纯多晶硅,在全球范围内严重短缺,迫切需要发展一种高效率低成本的太阳能级多晶硅的制备方法。在各种生产多晶硅的方法中,定向凝固多晶硅因其成本低、环境污染小,工艺相对简单、成熟,且能直接使用冶金级硅为原料的特点,被寄予很大的希望来实现大规模太阳能级硅的生产。本文综合评述近年来太阳能级多晶硅定向凝固技术的研究进展,着重阐述冶金级硅中磷和硼的提纯,以及多晶硅定向凝固组织和缺陷的控制,并提出今后的研究发展方向。     

定向凝固AZ91镁合金工艺方法研究

改进了AZ91镁合金定向凝固的一个方法。采用这种方法制备出了在受控凝固条件下AZ91镁合金微观结构的试样。AZ91镁合金的主要成分镁和铝与石英、陶瓷铸型和金属型材料发生剧烈的化学反应。采用综合的措施,包括涂料保护选定的钢管材料和限制熔融温度等,能保持定向凝固前沿的温度梯度。     

定向凝固多孔金属研究进展

本文从凝固理论、凝固方法与装置、凝固体系、性能及应用等方面,综述了定向凝固多孔金属的研究进展。圆柱形气孔规则排列的多孔金属是通过定向凝固方法在加压气氛中利用金属/气体共晶反应制备的。通过控制凝固方向,不仅可以制备一维藕状多孔结构,还可以制备二维放射状多孔结构。参考经典的JacksonHunt共晶模型,建立了稳态凝固条件下金属-气体共晶定向凝固的理论模型,并且给出了考虑H2逸出和定向凝固多孔结构形成的工艺参数窗口。介绍了模铸法、连续铸造法和Bridgman型定向凝固法3种制备技术。重点介绍了定向凝固多孔结构制备过程中的2个重要进展:孔结构均匀的定向凝固多孔合金的制备以及高孔隙率定向凝固多孔Al的制备。圆柱形气孔规则排列使得定向凝固多孔金属在力、热、声以及渗透等方面具有特殊的性能优势,因此在轻质结构材料、热沉、过滤器和人工骨等领域具有广阔的应用前景。     

定向凝固高温合金的研究进展

论述了定向凝固高温合金的概念和特色,总结了国内外定向凝固高温合金的发展历程。分析了化学成分、制备技术以及热处理工艺对定向凝固合金组织及性能的影响。     

定向凝固技术的发展

定向凝固技术是制备具有单一取向要求的凝固组织的重要方法。回顾了传统定向凝固技术的发展历程指出了其存在的弊端，概述了国内新型定向凝固技术的发展。     

AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究

研究表明:在定向凝固过程中,温度梯度是重要参数之一,代表了定向凝固设备的主要性能指标;温度梯度越高,其定向凝固组织的连续性就越好。     

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

对定向凝固过程中不同取向晶粒竞争生长的理论、实验及模拟等三方面研究工作进行了评述。通过比较分析发现,现有经典理论模型在一定程度上可以解释某些晶粒竞争生长行为,但实验观测及计算模拟之中也发现了众多与现有理论预测不一致的结果,且由于体系维度、枝晶形貌及凝固条件上的差异,不同的观测结果之间存在较大差异,对晶粒竞争生长规律目前还没有达成共识,更无相关定量化判据。综合现有研究结果,进一步系统考察各种因素对晶粒竞争生长的影响规律是本领域发展的重要方向,对工业进步及凝固理论科学的发展都将具有重要意义。     

氧化物共晶陶瓷定向凝固研究进展

定向凝固氧化物共晶自生复合陶瓷具有优异的高温强度、抗氧化性、抗蠕变性以及良好的高温结构稳定性,被认为是新一代在高温氧化性气氛中长期工作的首选超高温结构材料之一。回顾了氧化物共晶自生复合陶瓷的发展历史,总结了目前定向凝固氧化物共晶陶瓷凝固组织和力学性能方面的研究现状,同时结合作者在本领域的研究,着重分析了高温度梯度定向凝固条件下氧化铝基共晶陶瓷的组织特征、凝固特性、力学性能以及增韧机制。最后展望了定向凝固氧化物共晶陶瓷的发展趋势。     

Nb-Si基高温合金定向凝固制备技术的研究进展

Nb-Si基高温合金是一种具有高熔点、较低的密度以及良好的高温蠕变强度的高温结构材料,定向凝固技术可以有效改善该合金的综合力学性能。针对Nb-Si基高温合金的定向凝固技术主要有晶体提拉法、区域熔化法、整体定向凝固法等,本文综述了近年来国内外Nb-Si基高温合金的定向凝固制备技术的研究进展,并对定向凝固技术的未来发展进行了展望。     

连续定向凝固技术研究

在自行设计的竖直热型连铸机上,进行了连续定向凝固实验和温度测定,对其中传热和凝固过程进行了数值模拟,考察了主要工艺参数对锡铸锭表面质量和内部组织的影响,以及固液界面形状的变化规律。结果表明:型温、拉速、冷却水量等工艺参数主要是通过影响固液界面的位置、形状来影响铸锭表面和内部质量的,在本实验条件下,型温在244~248℃、拉速在1.25~2.20×10-4m/s、冷却水量在252~377L/m2.s之间时,才能获得表面光亮,内部为完整定向凝固组织的铸坯;当铸型温度高于242℃,拉速在1.25×10-4~3.4×10-4m/s之间时,形成较平的固液界面,得到定向凝固的铸锭组织;获得了固液界面形状与主要工艺参数间的关系式。     

定向凝固技术文献综述

本文在查阅专利文献和其它相关文献的基础上对定向凝固锭技术作了回顾和总结，供有关人员参考。     

快速凝固镁合金开发原理及研究进展

介绍快速凝固镁合金材料研究与开发的物理冶金原理及发展历程。在开发原理中着重介绍快速凝固镁合金的镁基固溶体扩展、新型弥散合金相的形成、晶粒及显微组织细化以及合金钝化等基础理论。在这些研发理论基础上，进一步阐述镁合金雾化快凝、模冷淬火和表面重熔这3种典型的快速凝固制备技术，举例说明了这3种快速凝固技术制备的多种镁合金的各项性能及显微组织特征。综合评价快速凝固技术制备镁合金材料的优势，说明快速凝固技术是开发新型镁合金材料，扩展镁合金在工程材料中应用的重要且具有发展前途的制备技术。     

定向凝固晶粒竞争生长的研究进展

竞争生长是材料微观组织演化过程中普遍存在的现象,不同组织间(包括相、枝晶、晶粒等)均可能存在竞争生长,这些竞争作用对最终微观组织的形成及力学性能具有重要影响。不同取向晶粒间的竞争生长控制是材料微观组织调控的重要环节,尤其是对定向单晶叶片的制备,不同取向晶粒间的竞争生长是决定能否成功获得完整单晶结构的关键因素。近年来,一方面单晶材料制备要求的不断提高,迫切需要有关晶粒竞争生长机制及规律方面的理论性指导,另一方面经典晶粒竞争生长理论预测结果与实验观测并不相符,有时甚至可能完全相反,这使得定向凝固过程中不同取向晶粒间的竞争生长问题日益成为一个热门的研究课题。本文首先回顾了Walton-Chalmers模型的晶粒竞争生长机制及其所受到的严重挑战,然后分别对定向凝固二维条件下汇聚生长和发散生长及三维条件下晶粒竞争生长的研究现状进行了述评,并介绍了本课题组近年来基于相场法数值模拟在定向凝固晶粒竞争生长研究方面的工作进展,最后对定向凝固过程中不同取向晶粒之间的竞争生长研究进行了总结与展望。     

定向凝固镁合金表面激光熔凝组织和性能研究

采用激光表面熔凝技术对定向凝固AZ31镁合金铸锭进行了激光表面熔凝,并对处理后的试样进行了微观组织观察、显微硬度与耐蚀性测试。结果表明,经激光表面熔凝处理后的试样尺寸与基体相比得到明显细化,析出物的组织细小且分布均匀。与基体相比,处理后试样的显微硬度和耐蚀性明显提高。随着激光功率的增加,显微硬度增高,耐蚀性增强。     

镁合金定向凝固过程MgO形成及演变规律研究

采用自行设计的定向凝固装置,研究镁及镁合金定向凝固工艺,以及在平界面凝固过程中MgO的形成及分布规律,并测试其对力学性能的影响。在镁合金定向凝固过程中,晶粒底部的MgO颗粒较小,呈中空球状分布于晶粒内部,内部充满N2,对塑性影响不大;随着凝固的推进,在晶粒顶部出现了Mg_(17)Al_(12)相,并且由于MgO、Ca_2Mg杂质分布其中,使材料强度增加而塑性降低。     

定向凝固AZ31镁合金晶粒取向及力学性能研究

采用自行设计的定向凝固装置制备了AZ31镁合金铸件,通过金相观察、XRD分析和室温压缩试验,研究定向凝固工艺对AZ31镁合金晶粒取向和常温力学性能的影响。结果表明:定向凝固制备的AZ31镁合金铸件具有柱状晶组织,第二相呈球状弥散分布于晶粒内部。由于温度梯度的影响,晶体规律性地定向生长,呈现较明显的[1010]择优取向。该铸件在常温力学性能和塑性成形性能上表现出各向异性的特点。