冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚，更优控制工艺参数，获得冶金质量良好的铸棒，本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V温度场进行计算。根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件；采用抛物线逼近确定驼峰形状；对运动单元所处位置的识别实现连铸过程。对功率52kW、速度为3mm／min的条件下进行计算。结果表明，料棒在45s时开始熔化，在70s时形成驼峰，然后熔体获得一定的过热度，形成凝壳，在115s熔体达到最高温度；抽拉过程中上送料能完全熔化，温度场基本稳定，凝固界面的形状和位置基本不变，凝固界面的形状为中间平直、两端上翘，传热基本以轴向传热为主。相同条件下进行实验，实验结果与计算结果相符合，从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的。     

TiAl基合金冷坩埚定向凝固研究现状与发展趋势

冷坩埚定向凝固技术基于材料电磁加工原理,将合金连续熔化、电磁约束成形和连续凝固过程统一,避免模壳法定向凝固造成的合金熔体污染,是TiAl等高活性合金高纯净定向凝固的重要方法之一。报告了TiAl基合金冷坩埚定向凝固技术的研究结果,建立了电磁场、温度场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。通过改变冷坩埚的横截面形状,初步制备出具有定向凝固组织的TiAl基合金圆、方和扁锭,研究结果表明该方法不但适合于Ti—Al二元合金,而且施与多元多相TiAl基合金也是可行的。通过对成分和组织的控制,所研究的TiAl基合金定向凝固试样的室温拉伸塑性最高达到1．5％左右。最后指出将该方法应用于耐高温的轻质高Nh含量的γ-TiAlNb合金的定向凝固是未来的发展趋势。     

钛合金冷坩埚连续熔铸过程定向凝固

水冷铜坩埚存在很强的侧向散热,而定向凝固则必须保证单向热流,分别从电磁力、温度场及传热3方面来分析冷坩埚定向凝固的可行性.结果表明:在三相点焦耳热最大,感应焦耳热弥补了侧向散热,保证在下驼峰与坩埚接触点Z0附近区域等温线近乎平直,能够利用冷坩埚实现钛合金的定向生长.增大电磁压力,提高熔体过热度,可以减小坩埚壁的侧向散热,有利于冷坩埚实现定向凝固.     

冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V合金的温度场计算

为有效利用冷坩埚,更优控制工艺参数,获得冶金质量良好的铸棒,本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V温度场进行计算.根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件;采用抛物线逼近确定驼峰形状;对运动单元所处位置的识别实现连铸过程.对功率52 kW、速度为3 mm/min的条件下进行计算.结果表明,料棒在45 s时开始熔化,在70 s时形成驼峰,然后熔体获得一定的过热度,形成凝壳,在115 s熔体达到最高温度;抽拉过程中上送料能完全熔化,温度场基本稳定,凝固界面的形状和位置基本不变,凝固界面的形状为中间平直、两端上翘,传热基本以轴向传热为主.相同条件下进行实验,实验结果与计算结果相符合,从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的.     

电磁冷坩埚技术及其应用

电磁冷坩埚技术是l项尖端技术，被广泛用于活泼金属、难熔和特种材料的熔炼和成形。本文介绍了电磁冷坩埚技术的基本原理和优点：探讨了坩埚结构和电源参数对坩埚使用性能的影响，坩埚结构包括坩埚分瓣数、分瓣形状、坩埚质量和开缝宽度，电源参数包括电源频率、电压和电流，以及其它参数如被熔材料的物性、屏蔽罩和感应线圈位置对坩埚磁场的影响。并且综述了电磁冷坩埚技术在国内外的研究和应用领域以及存在的问题，并展望了该技术未来的发展。     

钛合金冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

针对液态下化学性质相对活泼的钛合金,采用冷坩埚技术对电磁约束铸造工艺过程进行了试验研究,考察了工艺条件对成形坯件表面质量和内部组织的影响.结果表明:试样抽拉速度变化对表面质量和宏观组织的影响明显,加热功率虽然对组织变化影响不大,但对表面质量影响较为显著.通过优化工艺,可以获得既有较光滑铸造表面又具有一次定向凝固组织的钛合金铸件.讨论了铸造过程裂纹和组织缺陷的形成机理,获得到了表面光滑无裂纹,宏观组织为柱状晶的钛合金大尺寸圆坯.     

钛合金扁形锭冷坩埚电磁约束成形工艺参数研究

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形实验，考察了不同参数下的成形工艺过程，分析了工艺参数变化对所成形钛合金锭质量的影响程度。结果表明：增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量，但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量。在所研究的参数中，对铸锭表面质量影响的上次因素为，感应线圈的匝数最大，加热功率次之，抽拉速度再次，最后为底料相对线圈位置。在讨论这些参数的作用原理基础上，提出了可获得良好表面质量的工艺参数，铸造出表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金扁形锭。工艺参数对铸锭宏观组织的影响表现在随感应线圈匝数的增多和抽拉速度的减小，铸锭晶粒的数量减少，晶粒偏离轴向程度减小，后续实验表明在截面形状近似为矩形的冷坩埚下可以获得既有良好表面质量又具有定向组织的钛合金扁形铸锭。     

冷坩埚真空感应熔炼

综述了冷坩埚感应熔炼工艺的技术特征,适用范围和操作特点,并介绍了多种用途的坩埚炉型,工艺参数和能量平衡;批出附加等离子体热源促进了冷塔埚感应熔炼的工业化应用与发展。     

矩形电磁冷坩埚连续铸造钛合金的成形性研究

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形试验,考察了工艺参数变化对所成形钛合金锭成形性的影响.结果表明增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量,但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量.在所研究的参数中,对铸锭表面质量影响的主次因素依次为感应线圈的匝数、加热功率、抽拉速度、底料相对线圈位置.在讨论这些参数的作用原理基础上,提出了可获得良好表面质量的工艺参数,获得了截面为矩形、表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金矩形锭.     

TiAl基合金方坯冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

利用冷坩埚电磁约束铸造工艺制备了Ti-46A1-0.5W-0.5Si的定向凝固试样,并集中考察了冷坩埚法定向凝固条件下方坯试样的表面质量、宏观组织及微观组织.研究表明,电磁场的干扰对试样表面质量的影响比较大;随抽拉速度的增加,晶粒尺寸逐渐减小,晶粒数目增多;并且发现Ti-46A1-0.5W-0.5Si合金定向凝固是一个非平衡态的过程,凝固过程中初生相既有β相又有α相.     

工艺参数对冷坩埚定向凝固钛合金宏观组织的影响

用电磁冷坩埚进行定向凝固可以将电磁冷坩埚和定向凝固技术的优点相结合，为难熔、活泼金属的定向凝固开辟新的方法，但工艺过程复杂，影响因素众多，为了解冷坩埚定向凝固过程和宏观组织演变规律，本实验通过正交实验得到了工艺参数对宏观组织的影响规律，研究发现抽拉速度是影响宏观组织最主要的因素，其他因素影响不显著，随抽拉速度降低，晶粒数量明显减少，当抽拉速度为1mm／min时，能获得定向凝固组织。理论分析表明，工艺参数通过影响驼峰和凝固界面的位置和形状，以及吸收和导出的热量而影响宏观组织。     

钛合金定向凝固用矩形电磁冷坩埚内的磁场分布特性

利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上，空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布，考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响。结果表明：增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性，增大磁场强度，减少由于开缝引起的磁场沿边周分布的不均匀性，从而提高铸件质量；缝长增大，磁场沿圆周方向分布的均匀性变差，最大磁场强度向缝长增大的方向偏移，同时感应加热形成的熔区增大。     

Continuous and directional solidification technology of titanium alloys with cold crucible

The experiments of continuous and directional solidification of titanium alloys with cold crucible were carried out in a multifunctional electromagnetic cold crucible apparatus. Parameters and factors influencing the surface crack and macrostructure of titanium alloy ingots were studied. The mechanism of the parameters and factors influencing the surface crack and macrostructure of the ingots were interpreted. The results show that the surface cracks of the prepared ingots decrease with the increase of the input power from 50 to 60 kW or with the increase of the coil turns from 3 to 5 circles. The surface cracks increase with the increase of withdrawal velocity from 3 to 5 mm/min or the height of the primer from 2 to 3 cm, then decrease with the increase of withdrawal velocity from 5 to 8.7 rnm/min or the height of the primer from 3 to 4 cm. Coil turns is the most important one in all parameters effect on the surface crack, the input power is more important, then the withdrawal velocity is important and the height of the primer is the least important. Withdrawal velocity is the most important factor affecting the macrostructure, and effects of other factors on maerostructure is slight. With the decrease of velocity from 8.7 to 0.5 mm/min, the quantity of grains reduces, the grain orientation degree becomes small, and the solidification fronts change from concave to plane to convex. The ingot can be directional solidified at velocity of 1 mm/min. The ingot with free surface crack and directional macrostructure is prepared under definite conditions.