Phase-field simulation of formation of cellular dendrites and fine cellular structures at high growth velocities during directional solidification of Ti56Al44 alloy

A phase-field model whose free energy of the solidification system derived from the Calphad thermodynamic modeling of phase diagram was used to simulate formation of cellular dendrites and fine cellular structures of Ti56Al44 alloy during directional solidification at high growth velocities. The liquid-solid phase transition of L→β was chosen. The dynamics of breakdown of initially planar interfaces into cellular dendrites and fine cellular structures were shown firstly at two growth velocities. Then the unidirectional free growths of two initial nucleations evolving to fine cellular dendrites were investigated. The tip splitting phenomenon is observed and the negative temperature gradient in the liquid represents its supercooling directional solidification. The simulation results show the realistic evolution of interfaces and microstructures and they agree with experimental one.     

电磁铸造移动磁场发生器磁场分布规律及其作用分析

研究了用于电磁铸造的移动磁场发生器上磁场强度变化及其对金属产生的力的作用.结果表明,磁感应强度分量By和Bz的变化趋势相反.By的存在使金属流动充型过程中产生表面凹坑型缺陷,Bz明显提高金属液流动速度,而在提高充型能力的同时,会使金属液流前端截面减小而形成反向充填,引发冷隔缺陷.铁磁性上模可以减弱By、增强Bz,提高表面质量.金属在移动磁场中受到的力与其投影面积有关,而且存在临界投影面积,小于该临界值后,电磁力不足以拉动该金属.     

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.     

Microstructure and mechanical properties of high strength as—cast Ti—15—3 alloy

The effects of heat treatment and solidification cooling rate on the microstructure and mechanical properties of as-cast Ti-15-3 alloy prepared by induction skull melting method were investigated.Results show that the microstructure of as-cast Ti-15-3 alloy changes from the features of simplified and larger size of beta grains to finer grain size with increasing solidification cooling rate.After solution treatment and different ageing treatment,alpha phase precipitates in grains interior as well as in grain boundaries.Due to the modification of the precipitate phase,the tensile stength and elongation of the alloy are improved simultaneously.A good combination of the values of 1.406GPa of σb and 4.5% of δ was obtained,which will be satisfied the use of this kind of alloy in critical areas.     

硅对压铸模与铝合金相互作用的影响

为了研究压铸模与铝合金的相互作用 ,探讨Si对压铸模与铝铸件焊合倾向性的影响 ,进行了热浸铝试验。试验结果表明 ,模具钢在纯铝熔体中热浸时 ,主要形成Fe2 Al5相层和针片状的FeAl3 相 ,Fe2 Al5相是反应扩散的主导相。模具钢在A3 80合金中热浸时 ,主要形成FeSiAl3 和Fe2 Al5两种相层。由于Si降低了Al在FeSiAl3 相层中的活度 ,减少了从铝熔体向Fe2 Al5相供应的铝原子数 ,从而抑制了Fe2 Al5相的快速生长。因而 ,Si减弱了铝合金熔体与模具钢间的相互作用 ,从而降低压铸合金的焊合倾向性。热浸温度降低 ,Si对Fe2 Al5相层生长的抑制作用减弱     

吸铸TiAl基合金铸件内部气孔缺陷产生原因

本文旨在探索底漏式真空吸铸方法成形TiAl基合金排气阀件过程中的气孔缺陷的产生原因。通过比较不同工艺参数下吸铸成形的TiAl基合金排气阀内部孔洞缺陷形貌与分布状态,确定了缺陷的种类为气孔。结合数值模拟计算吸铸过程中合金熔体流动形态的结果,得到排气阀内部气孔缺陷形成的原因。通过优化真空吸铸过程的工艺参数,可以成功消除排气阀铸件内的气孔缺陷。     

选区激光熔化Inconel 718合金的熔池形态与组织

通过不同扫描速度和扫描方式的选区激光熔化(SLM)技术制备了Inconel 718合金,研究了工艺参数对熔池的形态、凝固组织、晶粒大小和晶粒取向的影响。结果表明,随着扫描速度增加,熔池的深度与宽度的比值增大,曲率增大;而扫描速度为1 450mm/s时,采用单向扫描比十字交叉扫描时深宽比值更大。在熔池内,凝固组织由熔池底部的胞晶向熔池侧面的胞枝晶转变。晶粒以<001>方向择优生长,其晶粒间的取向差角以小角度(<15°)为主。当十字交叉扫描时,随着扫描速度增加,小角度取向差角的分布分数增加。当速度一定、采用十字交叉扫描时,小角度的取向差角占比为62.57%,而采用单向扫描时为47.69%。     

低成本Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热加工图

采用真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金。利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为:变形温度875～1100℃、应变速率0.001～1 s~(-1),变形量为70%时的热变形行为。建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明:变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824 kJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93 kJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定2个失稳区,中等变形温度(950～1070℃)、高应变速率(0.31～0.1 s~(-1))易发生绝热剪切。结合热加工图确定适合的加工区间:应变速率为0.001～0.01 s~(-1),变形温度为875～925℃。     

AlxCrFeNiCuVTi系高熵合金的组织和力学性能研究

采用真空电弧熔炼制备AlxCrFeNiCuVTi(摩尔比x=0,0.5,1,1.5)高熵合金.利用XRD、SEM和万能材料试验机等方法对该合金进行研究.结果表明:铸态合金由枝晶相,菊花状共晶组织以及枝晶间富Cu相共同组成;随着Al元素的增加,合金的组织结构逐渐由多种bcc相和fcc相共存逐渐变为单一的bcc相,合金硬度和抗压缩性能整体呈上升趋势;Al1CrFeNiCuVTi合金的最高抗压缩强度达到1810.4 MPa,压缩率为23％.     

钛合金冷坩埚定向凝固过程温度场数值模拟

基于电磁场Maxwell方程组以及带有一定运动速度的连续介质凝固模型,建立了连续熔铸与定向凝固过程温度场数值计算模型,并对线圈匝数为4匝、输入电流密度为6.6×1010A/m2、电源频率为50 000 Hz时,扁形锭的电磁感应加热升温过程进行了模拟研究,得出了Ti-6Al-4V合金的温度场变化情况.结果显示,从开始加热的几十秒时间内,扁形铸锭温度上升很快;接近100 s时,铸锭温度分布趋于稳定;接近300 s时,铸锭自身基本达到热量平衡.