热处理TiAl(W,Si)合金的拉伸性能及裂纹扩展

对铸态Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金进行淬火回火热处理,获得了近层片组织和双态组织。对两种不同组织的合金进行室温拉伸试验,并对试样断口和断口附近的组织进行分析,研究了拉伸断裂机制。结果表明:双态组织比近层片组织具有更好的室温塑性和抗拉强度。双态组织中的裂纹可以绕过较小的γ相颗粒,沿γ相和α2/γ片层团的界面扩展,也会以穿越层片的方式扩展。而近层片组织中的裂纹则是以沿片层和穿越片层的混合方式扩展。     

YBCO的生长取向及定向凝固机制研究

利用定向凝固技术制备了取向良好的YBCO棒材,其a-b晶面与提拉方向的夹角小于5°.为研究YBCO生长的各向异性及其定向凝固机制,分别通过空淬及炉冷的方式获取了熔体生长的YBCO晶粒形貌及固液界面形貌.YBCO晶粒呈现片层状结构,其长厚比约为2～5.晶体生长的固液界面清晰反映出了外延生长的特征.基于上述结果,讨论了YBCO的定向凝固机制,认为YBCO的定向凝固是由择优生长及外延生长两阶段构成,这很好地解释了本文的试验结果.     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

采用温度回升法对任意结晶区间的铸件凝固结晶潜热的数值计算

铸件凝固结晶潜热的释放行为与凝固传热、溶质传输及铸造合金种类与成分等诸多因素有关，合金凝固过程中其温度、固相体积分数与液相成分(T-fs—CL)三者之间一般存在着非线性强耦合关系．采用合金凝固传输统一模型及温度回升(补偿)法提出的处理任意结晶温度区间(包括零结晶区间)凝固潜热释放问题的数值迭代计算方法，对不同合金成分与不同固相反扩散效应的二维Al—Cu合金铸件定向凝固传输过程进行了数值计算，表明该方法对于从纯金属到共晶成分的不同成分合金及从Scheil模型到Lever-Rule模型之间的任意凝固模式均是有效的．将该方法推广应用于叶片铸件三维凝固传输过程的T-fs—CL耦合数值模拟仍显示出高的计算效率．通过对计算结果进行的三维图像数据处理，展示了铸件几何形状对凝固传输行为的重要影响．     

微尺度下液态Zn-4Al合金停止流动机理研究

液态金属在微尺度空间内的停止流动机理决定了微铸件的充型能力,对完善微精密铸造工艺有重要的指导意义。观察不同管径微管道内的合金凝固组织,研究了微尺度下液态Zn-4Al合金的停止流动机理,结果表明:停止流动机理由宏观尺度时的端部堵塞机理,变为微尺度时端部堵塞与后续流体的半固态堵塞两者复合的停止流动机理,临界值约在管径为0.5 mm,微尺度条件下的特有充型凝固过程是停止流动机理改变的根本原因。     

熔体快淬Zr(V1-xFex)2 (x=0.15)合金的贮氢性能

采用非自耗真空电弧炉熔炼制备Zr(V1-xFex)2(x=0.15)母合金锭,利用单辊旋淬设备制得不同淬速的合金薄带。X射线衍射结果表明,不同淬速Zr(V1-xFex)2(x=0.15)合金均为近乎单相的C15型Laves相,熔体快淬工艺可消除铸态合金中的包晶反应残留相和枝晶偏析,得到均匀细晶组织。快淬Zr(V1-xFex)2(x=0.15)合金吸氢后的晶体结构未发生改变,饱和吸氢后的体胀率约20%,根据V’antHoff关系外推出室温下快淬合金的平衡压力低于10-5Pa量级。     

微尺度铸件充型过程的数值模拟

修正了传统Navier-Stoke方程,并利用该方程和Fluent软件对Zn-4Al合金充填微齿轮铸件的充型过程进行数值模拟.结果表明:在运动惯性的作用下,Zn-4Al合金在进入微齿轮型腔后途径齿轮盘部位时,合金并未横向扩展,而是保持入射状态首先填充对面的齿轮轴,撞击型腔壁后,产生二次压头,然后再向齿轮外围的各齿部位反充;型腔内气体被高速运动的金属液搅拌和切割,形成许多微气泡,然后被带入主流区,从排气道排除.     

离心铸造太阳电池硅片液态成形机制的研究

为了将离心铸造技术成功地移植到低成本超薄多晶太阳电池硅片的成形工艺上，提出了ＥＬＣＣ技术的硅片液态成形方法，即将铸模型腔预热至硅熔点以上温度，过热的硅液被浇注到型腔后，在离心力的作用下始终保持液态充型。这种成形机制易于实现厚度小于１ｍｍ的硅片的完整成形，而且对模具转速、硅液过热度等要求较低。采用该方法，硅片的成形与结晶不会同时发生，可以在硅片液态成形后，采用定向凝固的方法获得粗大的定向柱晶组织，提高硅片的光伏性能。采用理论分析、计算机模拟与工艺实验相结合的方法，对ＥＬＣＣ技术硅片液态成形机制进行了研究，为进一步对硅片凝固过程组织控制的研究奠定基础。     

金属熔体电磁成形过程研究

以制备无污染的航空发动机叶片为背景 ,分析了金属熔体电磁成形定向凝固技术的原理 ,并以铝合金及 1Cr1 8Ni9Ti为研究材料 ,探讨了交流电磁场作用下金属熔体的感应加热熔化及约束成形过程 ,结果表明 :感应器结构决定其内部的磁场及电磁压力分布 ,感应器输入功率、熔体高度、上下液固界面位置、抽拉速度及冷却条件等参数综合影响金属加热熔化特性、熔体形状及其稳定性 ;通过控制合理的工艺参数 ,获得了截面为圆形及近似弯月面形、表面质量和内部定向组织良好的样件 .     

Si-TaSi2场发射阴极阵列制备工艺的研究

Si-TaSi2共晶自生复合材料由于具有较低的功函数、良好的电传输特性和自生三维肖特基结等特点,被认为是具有良好应用前景的场致发射材料之一.依据选择性腐蚀的原理,把电子束区熔技术制备的Si-TaSi2共晶自生复合材料制作为Si-TaSi2场发射阴极阵列.对影响选择性腐蚀工艺的两个因素:腐蚀时间和腐蚀液配比进行了系统的研究.研究表明,随着腐蚀时间的延长,TaSi2尖锥的曲率半径减小,长径比增大;制备Si-TaSi2场发射阴极阵列的最佳腐蚀液配比是浓硝酸和浓氢氟酸的体积比v(HNO3)∶v(HF)=4∶1,最佳的腐蚀时间是20～30min.采用透明阳极法对制备的Si-TaSi2阴极阵列进行了场发射性能的测试,结果表明该腐蚀工艺制作的Si-TaSi2阴极阵列有较好的场发射性能.