双相γ+α2钛合金片层承载力的数学模型及预测

为了研究双相γ+α2钛合金晶体中片层组织的承载特性,建立了相应晶体不同取向力学性能的数学模型,并计算了γ相及γ+α2片层组织不同取向的承载力.通过对模型的数值求解,得到γ相和γ+α2片层组织的承载力随不同加载方向的变化规律.计算结果表明:随着α2相体积分数的增加,γ+α2片层组织的最大承载力方向逐渐趋向平行于α2相的(0001)面,临界α2相等价体积分数为λe=30%.这从理论上解释了γ+α2片层组织的最大承载力方向为平行于α2相的(0001)面这一传统观点.这一结论成立的条件为α2相等价体积分数λe>30%.     

Ti元素对Al_(1.2)FeCrCoNiTi_x高熵合金微观组织及硬度的影响

采用非自耗真空电弧熔炼制备了Al_(1.2)FeCrCoNiTi_x(x=0、0.25、0.5、0.75、1)高熵合金。研究了微观组织、相变规律以及Ti含量的变化对该合金微观应力、晶粒大小和硬度变化的影响。结果表明:随着Ti添加量的增大,该合金逐渐表现出典型的树枝晶结构,而且晶间体积逐渐扩大;合金逐渐表现出三相,而且在不断加强;合金微观应力逐渐增大;晶粒尺寸先减小后增大,其中Al_(1.2)FeCrCoNiTi_(0.5)合金最小;硬度先增大后减小,其中Al_(1.2)FeCrCoNiTi_(0.5)合金最大。     

低速包晶反应三相区重熔与凝固界面的稳定性(英文)

通过定向凝固实验,研究Cu-Ge合金中的包晶反应过程。大的包晶反应三相区被用于研究包晶反应期间三相区界面的稳定性。在不同的生长条件和成分下,三相区呈现不同的生长形态。在Cu-13.5%Ge亚包晶合金中,随着抽拉速率从2μm/s提高到5μm/s,观察到了包晶相界面的失稳现象,而此时初生相的熔化界面相对稳定。但在Cu-15.6%Ge过包晶合金中,当抽拉速率达到5μm/s时,初生相重熔界面呈现非平面形态。基于成分过冷理论,分析初生相重熔界面和包晶相凝固界面的形态稳定性。     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

该论文主要研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了三种情况：0, 110及 210 rpm。结果表明：晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,拉伸强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增加,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。文中给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况,研究发现：两种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合两组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

Ti/Al扩散偶中间相长大过程的数值模拟(英文)

为研究固态Ti/Al扩散偶的扩散反应,将Ti/Al箔构成的扩散偶分别在525,550,575和600°C退火1～40h。实验结果表明TiAl3是Ti/Al界面处生成的唯一相。TiAl3的优先长大是界面热力学作用的结果。TiAl3相主要向Al箔一侧长大,其长大过程符合抛物线规律。在晶界扩散的基础上,用有限差分方法模拟TiAl3相的长大过程,模拟结果和实验结果吻合较好。     

液态置氢对TC21合金组织及硬度的影响

在热氢处理(THP)的基础上提出了液态置氢的方法,即合金在含氢气的气氛下进行熔炼,部分氢被合金吸收,并在凝固后保留在合金的内部。由于氢在液态合金中的扩散系数较大,因此液态置氢的速度较快。本研究基于Sievert’t定律推导出了液态置氢时,TC21合金中的氢含量与环境中的氢分压的关系。发现氢细化了TC21合金的晶粒,并且细化作用随着氢含量的增加而增强,随着氢含量的进一步增加,TC21合金中出现了α"相和孪晶结构。合金的显微硬度随氢含量的增加而降低。     

行波磁场铸造表面粗糙缺陷的成因与控制

分析了行波磁场铸造表面粗糙缺陷的形成原因,提出了双边电磁感应器法、三相换位法、增加极数法、补偿线圈法、增设溢流冒口法等5种控制方案,并通过ANSYS软件模拟验证了理论分析的可行性.     

抽拉速度对Ti-45Al合金定向凝固组织演化影响的数值模拟

采用基于溶质扩散控制模型结合CA方法对Ti-45Al合金定向凝固过程中抽拉速度对显微组织演化影响进行数值模拟。结果表明,随抽拉速度增加,凝固形态经历了平面→胞晶→胞/枝混合结构→树枝晶的转变,如果温度梯度高于20K/mm,仅经历平面→胞晶转变。此外,将模拟结果与实验结果和理论分析进行对比,证明了模型的有效性。     

Cu-Pb过偏晶合金颗粒生长和Ostwald熟化的相场法模拟

采用计算效率和计算精度较高的Fourier变换谱分析方法求解Cahn-Hilliard相场方程,并耦合热力学数据,对Cu-Pb过偏晶合金在等温情况下液相分离过程中的颗粒生长和Ostwald熟化进行了模拟研究.结果表明,合金体系中两液相区中的第二相颗粒生长和Ostwald熟化过程可以通过调节能量梯度系数和迁移率系数实现.在过饱和基体中第二相单个颗粒生长的计算结果表明,颗粒生长的扩散过程主要是系统自由能作用的结果,能量梯度系数γ对颗粒与基体之间的浓度梯度起调节作用.随着γ的减小,两液相之间的浓度梯度增大,颗粒轮廓线的斜率增加.颗粒半径的生长速率与经典的Zener理论良好吻合.模拟了Cu-Pb过偏晶合金不混溶区析出第二相颗粒半径的分布情况,随着粗化过程的进行,归一化颗粒半径的尺寸分布峰值由初始的小于平均尺寸逐渐向平均尺寸靠近,且最终超过平均尺寸.