旋转电极电渣重熔过程电极熔速的理论解析

摘要：旋转电极电渣重熔通过改变结晶器内熔体的流动和传热规律,增强了渣池与电极间的对流换热,在提高电极熔化速率和生产效率方面具有巨大潜力。提出了电渣重熔过程电极熔化速率的求解方法,并考虑了电极旋转时的强制对流,基于多物理场耦合模型预测了电极直径、转速对电极熔化速率的影响规律。结果表明,随着转速提高,金属液滴由从电极中心滴落向电极边缘滴落转变,高温区由渣池外侧向渣池中心移动。当转速从0增大至90r/min,55mm直径电极的熔化速率从7.90g/s增大至9.68g/s,对比固定电极,转速为90r/min时,生产效率最多提高了22.5%;进一步增大转速,电极熔化速率反而减小。存在一个最佳转速可使熔化速率达到最大,且该最佳转速随着电极直径的增大而减小。     

强流脉冲离子束表面再制造技术原理与应用

采用TEMP-6型强流脉冲离子束(HIPIB)装置开展了HIPIB表面再制造技术的研发.HIPIB装置主体由高压脉冲电源系统和高功率离子二极管系统组成,通过高压短脉冲在二极管中放电产生阳极等离子体并引出ns级强流离子束.HIPIB辐照材料表面,发生显著的熔融、蒸发和剧烈烧蚀,物质喷射的反冲作用在辐照表面形成由表及里的应力波,导致材料表层强烈的热-力学效应.利用HIPIB与材料表面的相互作用,应用于涡轮叶片表面的清洗维修,可有效去除涡轮叶片基体因高温氧化形成的氧化物,伴随表层的重熔将叶片基体表面微观缺陷焊合,获得了光滑、平整的涡轮叶片修复表面.实现了HIPIB辐照在涡轮叶片表面再制造方面的应用.     

激光重熔等离子喷涂Al2O3陶瓷层的相转变

研究了锌铝基Al2O3陶瓷层激光重熔区内陶瓷相的转变。采用METCO 4MP等离子喷涂机对基体材料表面喷涂氧化铝(Al2O3的质量分数为99％)陶瓷层。采用上海光学精密机械研究所HJ-4工业用横流CO2激光器进行激光重熔。通过X射线衍射分析和透射电镜对Al2O3陶瓷的微观结构、成分和分布的研究，得到以下结论：在等离子喷涂过程中，喷涂层中陶瓷相发生。α-Al2O3→γ-Al2O3 α-Al2O3的转变。激光重熔后，试样表层的原α-Al2O3陶瓷相、γ-Al2O3陶瓷相均转变为δ-Al2O3陶瓷相，为体心四方结构．熔池区陶瓷相主要分布在表层，次表层和过渡区。     

Fabrication of high nitrogen austenitic stainless steels with excellent mechanical and pitting corrosion properties

A series of high nitrogen austenitic stainless steels were successfully developed with a pressurized electroslag remelting furnace. Nitride additives and deoxidizer were packed into the stainless steel pipes, and then the stainless steel pipes were welded on the surface of an electrode with low nitrogen content to prepare a compound electrode. Using Si3N4 as a nitrogen alloying source, the silicon contents in the ingots were prone to be out of the specification range, the electric current fluctuated greatly...     

激光重熔工艺对热喷涂陶瓷层微观结构的影响

研究了在１Ｃｒ１８ＮｉｏＴｉ基体上热喷涂Ａｌ２Ｏ３－１３％ＴｉＯ２陶瓷层，进行激光重熔对陶瓷微观结构的影响。激光重熔陶瓷层中，主要组成相为ａ－ＡＩ２Ｏ３及ＡＩ２ＴｉＯ５，在条件合适时，在ａ－ＡＩ２Ｏ３中还有一种超结构，即有序相析出；有序相的存在可阻碍表面裂纹的产生；激光重熔陶瓷层中，扫描速度增加，表面裂纹的宽度增加；激光输出功率增加，表面裂纹的宽度亦增加。     

二次加热过程中等温参数对预变形AZ91D合金组织的影响

通过液淬法研究二次加热过程中等温参数对预变形AZ91D合金组织演变规律。结果表明：等温保温过程中，形变晶粒的再结晶和局部熔化影响半固态等温组织。温度升高导致再结晶速度和局部熔化速度加快，促使半固态球化组织的形成。在570℃时保温4min可获得最佳半固态凝固组织。     

Microstructures and evolution mechanism of highly undercooled Ni-Pb hypermonotectic alloy

The microstructures and evolution mechanism of the undercooled Ni-20%Pb(molar fraction) alloy were investigated systematically by high undercooling solidification technique. The experiment results indicate that the morphology of α-Ni phase and the distribution of Pb element in undercooled Ni-20% Pb alloys change with the in-crease of undercooling. The main evolution mechanisms of α-Ni are dendrite remelting and recrystallization. Pb phase in the microstructure of Ni-20% Pb hypermonotectic alloy originates from L2 phase separated from the parent melt during the cooling process through immiscible gap and L2 phase formed at the temperature of monotectic trans-formation. The solubility of Ph element in α-Ni phase under high undercooling condition is up to 5.83% which is ob-viously higher than that under equilibrium solidification condition. The real reason that causes the solubility difference is distinct solute trapping.     

SiCp/ZA27复合材料在预变形-半固态等温热处理过程中的组织演变

对SiCp/ZA27复合材料锭料在250℃进行了不同程度的压缩变形，研究了经变形的复合材料在半固态温度460℃等温热处理过程中组织的演变过程。结果表明：随着形量的增大，复合材料原来发达的树枝晶逐渐变为粗短枝晶和等轴晶；在热处理过程中，变形的树枝晶因晶间共晶组织的溶入而快速合并长大，形成无晶界或少晶界的相互连接的组织，将原晶界处的SiCp裹入晶粒内，随后，剩余共晶组织开始熔化并向回复与再结晶所形成的多涟形晶界浸渗，造成组织分离，当压缩比大于10％时，形成相互独立的多边形晶粒，后经球状化形成球状晶粒，同时，将SiCp返还于固态晶粒间的液相中；而压缩比小于10％时，则形成相互连接的不规则组织；随着变形量的增大，上述演变过程加快,球状化刚完成时的晶粒尺寸变小、圆整度提高；球状化完成之后，因有效液相率低，晶粒的粗化现象较为明显。     

金属快速凝固的非平衡超急速传热模型

运用非Fourier传热理论建立了金属快速凝固过程中的非平衡传热理论模型，包括非Fourier方程的建立、传热与相变模拟，模拟计算表明：（1）在溅射激冷条件下，界面换热系数越大，界面冷却速度和移动速度也越高。在界面换热系数相同时，计算得到的界面冷却速度随着固－液界面高度的提高呈现先上升而后下降的变化趋势；计算得到的冷却速度值明显小于Fourier定律的计算值。（2）在激光加热条件下，计算的界面移动速度在凝固开始时先急剧增加，然后渐趋平稳，计算还表明，金属的过热及过冷度与其热物性相关。