过热度及结晶器电磁搅拌对连铸坯凝固组织及偏析影响的热模拟研究

利用热模拟装置进行了不同过热度及结晶器电磁搅拌(mould electromagnetic stirring,M-EMS)参数下GCr15轴承钢的连铸试验,以研究过热度及M?EMS耦合作用对铸锭凝固组织和偏析的影响.结果表明:随着过热度的降低及搅拌电流的增大,铸锭的等轴晶率(EGR)提高,混晶率(MGR)降低.弱电磁搅...     

软接触结晶器连铸的电磁计算与实验分析(Ⅱ)

结合软接触结晶器连铸过程的准三维电磁场数值模拟和实验室中锡等金属的软接触结晶器连铸实验,研究了电磁场频率、铸坯电物性、感应圈电流等对铸坯电磁力和表面电磁压力的作用关系,给出了部分理论计算和实验室连铸实验所得的数学模型－ 研究表明,软接触结晶器连铸中,铸坯表面的电磁力与电磁场频率成对数抛物型函数关系,与感应圈电流成抛物型函数关系,铸坯表面的振痕深度为普通连铸的１０ ％ ,并磁感应强度越高则振痕越浅,其无量纲平均深度与无量纲磁感应强度成误差补函数关系     

10T强磁场下低温中和法沉淀锰（Ⅱ）离子的研究

利用XRD和TEM分别对无磁场和10T强磁场下低温中和法沉淀锰（Ⅱ）离子的沉淀物进行了分析，结果表明：无磁场下，锰（Ⅱ）离子的沉淀物主要是由颗粒状和短棒状的Mn（OH）2组成，随着陈化时间的延长，Mn（OH）2被空气中的氧气氧化为颗粒状的MnOOH，其粒度分布不均匀。10T强磁场下短时间内，强磁场加速了Mn（OH）2向MnOOH转变，并且制备出了30nm左右的颗粒状MnOOH，其粒度分布均匀。随着陈化时间的延长，物相几乎没有发生变化，但是MnOOH颗粒有所长大，其粒度也出现了不均匀分布。此外，10T强磁场对MnOOH晶化程度几乎没有影响。     

基于数值模拟的太阳能直拉硅单晶热场降耗研究

通过计算机数值模拟仿真技术分析了TDR-95A-ZJS型22英寸太阳能直拉硅单晶热场结构中影响能耗的主要因素。基于模拟结果提出了通过改变部分热场结构及保温毡布局等优化措施可有效降低原有热场功耗。实际生产实验表明,优化后的热场在保证晶体生长原有质量前提下较原有热场节能29%。     

液态金属喷淋冷却定向凝固设备的研制

高温度梯度是控制高温合金定向凝固组织的重要参数。为了获得高的温度梯度,基于液态金属喷淋冷却定向凝固技术,设计并建造了一套通过喷淋液态锡使高温合金定向凝固的设备。热流分析发现,液态金属喷淋冷却定向凝固技术的热流密度比传统的高速凝固技术提高了47%。采用DZ22高温合金进行了喷淋液态锡使之定向凝固的试验。结果表明：在液态锡喷淋冷却条件下定向凝固的?15 mm DZ22高温合金试样枝晶组织细小,三次枝晶发达,这是液态锡喷淋冷却提高了温度梯度所致。     

紫钨循环还原氧化制备亚微米钨粉新工艺的研究

通过激光粒度分析仪和电子探针扫描仪检测试验结果可得,利用紫钨连续循环三次还原,还原工艺为:一带温度640℃,二带温度760℃,三带温度860℃,当温度达到860℃时保温20 min两次氧化,氧化工艺为:钨粉在空气中缓慢地升温到500℃,当温度达到500℃时保温10 min,可以制备出粒度分布在0.11与0.95μm之间占93.68%,比表面积(BET)为1.082 m2.g-1的亚微米钨粉。     

基于PVT法自发形核生长AlN晶体的研究

根据物理气相传输法(PVT) AlN晶体生长特点及工艺要求,自主设计了AlN晶体生长炉及其配套热场.FEMAG软件热场模拟结果表明,自主设计的晶体生长炉及其配套热场可以达到AlN晶体生长所需坩埚内部温度梯度要求.基于设计的PVT生长炉,开展了在2 250℃生长温度、40 h长晶时间条件下的自发形核生长实验.实验研究结果表明,在该工艺条件下,通过自发形核可生长得到典型长度为3～Smm、直径为2 mm的高质量AlN单晶;AlN晶体的c-plane(0001)生长速率最快,易形成尖锥形晶体结构,不利于晶体的扩径;Raman表征图谱中AlN晶体的E2 (high)半峰宽仅为5.65 cm-1,表明AlN晶体质量非常高;SEM、EDS分析得出晶体内部质量较为均匀,c-plane和m-plane腐蚀形貌特征明显.     

纵向静磁场对单晶高温合金DD483组织及蠕变性能的影响

在静磁场下进行高温合金DD483的定向凝固实验,研究了不同磁场强度对单晶镍基高温合金DD483凝固组织枝晶形貌、合金元素偏析系数、析出相和蠕变性能的影响.结果表明:纵向静磁场的施加使高温合金DD483单晶生长性受到破坏,强的磁场使得枝晶定向生长形态受到破坏,形成“雀斑组织”,对一次枝晶间距影响不大.施加磁场使得该单晶合金中合金元素的偏析降低;也使单晶高温合金DD483凝固态组织中γ’析出尺寸降低、碳化物和共晶组织尺寸和含量显著减小.同时磁场对该合金的单晶性和枝晶的定向生长行为的破坏使得合金的蠕变性能降低.     

偏离度对抗热腐蚀单晶高温合金DD483拉伸性能的影响

用螺旋选晶器法制备DD483抗热腐蚀单晶高温合金,在偏离度小于100时测试合金从室温到1 000℃的瞬时拉伸性能:研究0～30.范围内偏离度对合金室温和950℃拉伸性能的影响.结果表明:由于单相γ'的反常屈服行为,750 ℃时合金的抗拉强度达到峰值1 300 MPa,屈服强度达到1 105 MPa;偏离度在0～30°范围内,DD483合金室温及950℃时的屈服强度和抗拉强度均随偏离度增加而减小,塑性随偏离度的增加而增大;不同偏离度样品的室温拉伸的变形机制并没有明显差别,拉伸性能的差异主要在于Schmid因子和弹性模量的不同;950℃时由于开动滑移系数目的增加,偏离度对合金拉伸强度的影响相对室温的影响减小.     

纵向静磁场对定向凝固GCr15轴承钢柱状晶向等轴晶转变的影响

进行了外加纵向静磁场下GCr15轴承钢的定向凝固实验,考察了纵向静磁场对试样凝固过程中柱状枝晶向等轴枝晶转变(columnar to equiaxed transition,CET)的影响。结果表明,在温度梯度(104 K/cm)和抽拉速率(20μm/s)一定时,随着磁场强度的增加(0~5 T),试样棒边缘柱状枝晶的生长逐渐地遭到破坏,从而发生不同程度的CET;当磁场强度和温度梯度分别为4 T和104 K/cm时,在较低抽拉速率(5μm/s)下,试样的凝固组织发生了完全CET;在试样发生完全CET后,其合金元素分布趋于均匀。结合数值模拟,可将这些现象归结为纵向静磁场与热电流相互作用产生的热电磁力对枝晶和熔体的作用所致。