超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响

在半连续铸造过程中施加超声,成功制备了φ1250 mm 2219铝合金铸锭.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及直读光谱仪等仪器对铸锭的组织与成分分布进行检测与分析,探究超声对铸锭组织与偏析的内在作用机制.研究结果表明:超声振动引起的空化和声流效应能明显均匀组织结构,细化晶粒,尤其是心部晶粒细化率达到39.6%.超声促进铸锭晶间第二相呈枝丫状断续分布,晶内析出物点状弥散分布.同时,超声有效减小近表面负偏析,降低边部与心部之间的溶质浓度差异,弱化整个横截面的浓度波动,从而改善宏观偏析.      

热喷涂玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的性能

以SiO2-Al2O3系玻璃与Cr2O3陶瓷粉末为原料,采用高温烧结、球磨破碎工艺制备玻璃态物质包覆Cr2O3陶瓷颗粒的玻璃-Cr2O3陶瓷复合粉末,利用氧-乙炔火焰热喷涂技术在45号钢表面喷涂SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷保护涂层。利用扫描电镜(SEM)对SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷粉末与涂层的微观形貌进行表征。采用粘接拉伸法检测涂层与基体的界面结合强度,在介质溶液中进行腐蚀实验,研究玻璃与陶瓷粉末的配比对涂层微观结构与性能的影响。研究表明:当SiO2-Al2O3系玻璃的含量(质量分数)为40%时,涂层具有较好的综合性能,与基体的结合强度达30.4MPa,在10%CH3COOH溶液(体积分数)、8%NaOH溶液(质量分数)和3.5%NaCl溶液(质量分数)中腐蚀120 h的腐蚀速率分别为112.6、87.1和83.1 mg/(h.m2)。     

不同配比Cr2O3陶瓷涂层耐磨性能评定

采用CP-3000型亚音速喷枪在45钢上分别喷涂含Cr2O3为85％、95％和100％的陶瓷涂层,并在1055℃电阻炉中烧结.在室温下分别对不同比例Cr2O3陶瓷涂层进行干摩擦和水润滑摩擦,分析不同比例涂层与对摩件的质量损失随时间和载荷的变化.结果表明:一定量釉料的添加可以提高Cr2O3陶瓷涂层的耐磨性,且95％Cr2O3陶瓷涂层耐磨性能最优.     

宽厚板坯连铸结晶器流场、温度场及应力场的耦合数值模拟

利用Pro CAST软件对2400 mm×400 mm宽厚板坯结晶器建立三维动态模型,采用移动边界法实现结晶器内流场、温度场及应力场的耦合模拟.结果表明:考虑凝固坯壳的影响,下回流区位置向铸坯中心靠拢,真实反映了钢液在连铸结晶器内的流动情况.自由液面的钢液从窄面流向水口,速度先增大后减小,距水口约0.7 m处,出现最大表面流速,约为0.21 m·s-1.结晶器出口坯壳窄面中心厚度最小且由中心向两侧逐渐增大,最小厚度约为10.4 mm;受流股冲击影响较弱的宽面坯壳与窄面相比生长更均匀,宽面偏角部和中心的坯壳厚度分别为18.9 mm和27.6 mm.铸坯坯壳应力变化趋势与温度基本保持一致,表明初凝坯壳应力主要是热应力.结晶器内铸坯宽窄面上的等效应力均沿着结晶器高度下降方向呈增大趋势,铸坯角部、宽面中心及窄面中心位置的最大应力各约为200、100和25 MPa.      

稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

新型无机绝缘电磁线的制备与表征

采用熔融状的玻璃包覆镀镍铜线制备了高性能电磁线,对电磁线进行了形貌及尺寸表征.结果表明:在直径为2 mm的铜线表面采用拉膜法包覆玻璃薄膜,当玻璃薄膜厚度在50μm左右时有良好的绕线韧性,随着厚度的增加,其绕线韧性降低,当玻璃厚度大于等于150μm时,其制作的电磁线已不能满足其绕线的韧性要求;玻璃薄膜厚度随拉膜速率的增大而减小,当拉膜速率在1~1.8 m/s时,玻璃薄膜厚度在50~100μm范围内,其制备的电磁线能满足绕线的韧性要求.     

高钒耐磨合金在不同冷却方式下的高温氧化行为

研究了950℃高温下高钒耐磨合金的高温氧化行为,并研究了在随炉冷却和空冷两种不同冷却方式下的氧化增重与开裂行为.结果表明:氧化初期材料表面发生“暂态氧化” ,所有元素均参与氧化反应,随后在炉冷时氧化增重比空冷时的氧化增重要大的多,当氧化8 h后单位面积氧化增重分别为82.7 mg·cm-2与39.1 mg·cm-2,炉冷与空冷氧化增质量相差一倍多.虽然在基体/氧化层界面形成了能起到一定保护作用的50~200 nm厚Cr₂O₃致密氧化层,但同时也存在疏松氧化层;而炉冷时样品以生长应力为主,氧化层发生“翘曲”现象,但较少引起氧化层脱落.然而空冷时冷却速度较大,氧化层内易产生较大热应力,致使氧化层较易开裂或者脱落.      

玻璃Cr2O3陶瓷涂层表面液态重金属润湿角的测量与表征

金属材料的腐蚀性能与其表面润湿特性有着密切的关系。采用亚音速火焰喷涂技术制备了玻璃-Cr2O3陶瓷涂层,设计了一套运行在高温环境中且密封的专用试验平台,研究经过不同保温时间后,重金属在45钢与喷有玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的45钢表面的润湿角及相关现象的变化。结果表明:相同质量的重金属液滴在45钢表面的润湿角为18°,在玻璃-Cr2O3陶瓷涂层表面的润湿角为114°,玻璃-Cr2O3陶瓷涂层抗液态重金属润湿性能较好。固化后重金属颗粒与试样之间的接触面积及剪切强度均有所不同,304不锈钢与颗粒剪切强度为1.42MPa,而涂层与颗粒剪切强度为0.21MPa。     

激光微纳烧结处理对玻璃陶瓷涂层组织及腐蚀性能的影响

采用高温烧结、球磨破碎的方法制备出了SiO2玻璃与Cr2O3陶瓷包覆型玻璃陶瓷复合粉末.利用常规氧—乙炔火焰喷涂技术在45钢基材表面制备出了玻璃陶瓷保护涂层,并使用激光微纳烧结技术对热喷涂层进行二次处理.研究了激光微纳烧结对玻璃陶瓷涂层组织与性能的影响.结果表明,采用激光微纳烧结对玻璃陶瓷涂层进行二次处理,可提高涂层结构的致密性,使组织均匀化,减少涂层中的微孔和微裂纹;明显提高界面的结合强度和涂层的疏水性能与耐蚀性能.因此激光微纳烧结二次处理技术可以显著提高玻璃陶瓷涂层的综合性能.     

超声铸造7085铝合金在热处理过程中的相变行为EI北大核心CSCD

采用OM,SEM,EDS和DSC等研究超声外场下凝固的结晶相在热处理过程中的相变行为,并利用扫描电镜原位加热台实时观察结晶相转变过程。结果表明:铝熔体经过超声外场处理后,晶粒组织由粗大树枝晶向细小等轴晶转变;超声铸锭的熔化焓为4.60J/g,低于常规铸锭的6.52J/g;超声外场处理后,铸锭中的θ相+T相共晶组织减少了29%;该铝合金铸锭中有θ相、T相、Al_3Fe相及Mg_2Si相4种结晶相,样品在DSC升温过程中,θ相颗粒逐渐溶入基体,T相转变成S相后在升温至高温峰时溶入基体,Al3Fe相在低温峰时转变成Al_7Cu_2Fe相残留在铸锭中,Mg_2Si相未见明显变化。