Evaporation of multi—components in Ti—25Al—25Nb melt during induction skull melting process

Based on activity calculation model, t he activity coefficients of Ti, Al and Nb components of Ti-25Al-25Nb (mole fraction, %) melt, the vapor pressu res of correspo nding components and the evaporation loss rates were calculated. Utilizing these activity coefficients and the vapor pressures, the relative evaporation coeffic ient is used to judge the evaporation tendency of these components. The evapora tion tendency among the three components were compared and the result shows that the evaporation tendency is that: AlTi>Nb. Evaporation loss rate increases with the increase of melting temperature and decreases with the increase of chamber pressure. There exists an impeding pressure pimpe of Al element evapo ration during induction skull melting process of Ti-25Al-25Nb alloy. The impeding pressu re can be written as pimpe=8.1pe, where perepresents the equilibrium partial pressure. The calculation of evaporation loss of Al element also showed that when chamber pressure exceeds pimpe, the Al volatilization losses could be ignored. In order to prevent the evaporation loss of components, the pressure in the vacuum chamber should not below pimpe.     

Numerical simulaton of cellular/dendritic transition and its growth during unidirectional solidificationin of Ti–Al alloy

采用基于溶质扩散控制模型CA方法对Ti44Al合金定向凝固初始阶段变速冷却过程中胞/枝晶转变过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在胞/枝转变过程中,存在胞-枝混合生长区,在一些胞晶相邻面无二次枝晶生长.在给定的冷却速率下,枝晶臂间距大于胞晶臂间距;而在过渡区,枝晶间距达到最大.另外,晶核数量对柱状晶间距产生影响,随着植入晶核数量的增加,柱状晶间距非均匀化程度明显减小.出现过渡区的原因与枝晶生长所引起固/液界面前沿成分波动有关.模拟与实验结果吻合较好.     

电磁约束成形用冷坩埚内磁场分布规律

用测量的方法获得磁场分布规律，结果表明，磁场在感应线圈内较大，向两端衰减；轴向磁场随功率的增加而增大，随半径的减小而减小，从开缝处向瓣内减小，不过减小不明显；径向磁场随半径减小急剧减小，随线圈匝数增加而减小。轴向磁场大于径向磁场，对电磁约束成形起主要作用的是轴向磁场。     

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。     

熔铸原位TiB/Ti复合材料构件的显微组织

结合Ti-B-Al体系的热力学及Ti-B相图分析,论证了采用自蔓延高温合成(SHS)、感应熔炼和熔模精铸相结合的工艺成形了原位自生TiB/Ti复合材料构件的可行性,且成形了原位自生TiB/Ti复合材料飞机发动机叶片.采用XRD和SEM对叶片的相组成及显微组织进行了研究.结果表明在叶片薄壁和厚壁处的增强相均为TiB晶须,晶须的分布均匀,且尺寸细小、一致.而且,构件的表面粗糙度经测定Ra 为3.2μm,叶片最薄处壁厚为1.5 mm.     

高温合金叶片类铸件电磁软接触成形过程研究

传统高温合金叶片类铸件制备过程中，熔体长时间在陶瓷模壳材料中保温，易受其污染，而借助于交变电磁场与液态金属相互作用产生的电磁压力可使高温合金呈半悬浮状态，减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间，能尽可能避免污染的产生。将该方法和定向凝固技术相结合，提出了1种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形的定向凝固工艺，探讨了该工艺下不同结晶器材料、磁化套高度及其所加方位对线圈中磁感应强度的影响，并在实验室中成功制备出了2种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。     

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。     

Ti-45Al合金的定向凝固组织

采用区域重熔定向凝固技术制备了Ti-45Al合金定向凝固试样,研究了不同参数下的凝固组织。结果表明,该合金在定向凝固过程中一次凝固可以以胞晶形式实现定向生长,胞晶内α2/γ片层方向与生长方向成45°或90°。凝固过程中稳定相β及亚稳相α同时存在,并以胞状生长,存在竞争而引起的交替现象。降速生长时定向组织比较理想。淬火实验表明,在大过冷度下亚稳α相作为领先相析出。     

包晶合金定向凝固中的共生生长

对包晶合金定向生长特性进行分析，并与共晶系经典共生生长模型（Jackson-Hunt模型）所描述的共生生长特性进行对比，提出包晶稳态过热共生生长模型，同时以Fe-Ni合金系为对象，对其亚包晶和过包晶成分在不同温度梯度G和生长速度1，下进行定向凝固实验及组织分析。研究结果表明：在定向凝固条件下，包晶系两相严格的共生生长只有在进入稳态且温度高于包晶相变温度时才可能进行；包晶合金两相的共生生长尤其在G／v值高的平／胞界面形态，确实发生在Tp温度以上，与提出的模型所预测的一致。     

Cr对Cu-V氢分离合金组织与氢传输性能的影响

氢分离金属膜是目前备受关注的一种用于氢气提纯的功能材料.为了获得综合性能优异且价格低廉的氢分离金属膜,本文借鉴"多相构成、功能分担"的设计理念,通过非自耗电弧熔炼炉制备合金,采用XRD、扫描电子显微镜等手段研究合金相组成及微观组织,采用课题组自主设计的仪器设备在不同温度和压力下进行氢溶解和氢渗透实验,开发了具有双相结构的新型Cu-V-Cr氢分离合金.结果发现:该合金微观组织中的bcc-(V)固溶体相起渗氢作用,是氢的主要扩散通道;而组织中的fcc-(Cu)固溶体相起提高塑性作用.合金化元素Cr主要固溶在bcc-(V)中,显著降低合金的氢溶解能力,大幅度提高抗氢脆性能,但同时也降低合金的氢扩散系数和渗氢性能.实验表明,具有双相结构的Cu-V-Cr氢分离合金有望达到氢溶解、扩散和渗透性能的良好匹配,从而同时实现优异的氢渗透性能与抗氢脆性能.