旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响

通过石墨型铸造研究了旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响.结果表明:在钢液凝固过程的不同时间段施加电磁搅拌,对轴承钢的凝固组织具有显著影响,越早施加电磁搅拌,磁泰勒数(表征磁场作用下强制流动的无量纲数)越大,钢液所受的电磁力越大,越有利于柱状晶向等轴晶转变;在0~05min时间段施加电磁搅拌,铸锭等轴晶率提高了52%.此外,电磁搅拌引起的钢液对流推动了凝固前沿枝晶的折断、熔断和游离,枝晶碎片在强烈对流作用下增殖并被带到熔体心部成为异质核心,凝固前沿的温度梯度减小,成分过冷增大,促进了柱状晶向等轴晶转变.     

等离子束感生磁场对表面冶金的影响

在表面冶金过程中等离子束产生感生磁场,使熔池内液态金属产生对流运动。电磁搅拌可以抑制柱状晶的生长,有利于等轴晶的形成。感生磁场具有电磁净化的作用,可以有效地消除杂质颗粒以及偏析、负偏析和气孔形成的机率。同时感生磁场会促进细小亚稳相、纳米晶以及非晶态固体的生成。     

二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1 450 mm×230 mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响. 结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2 Hz,5 Hz和8 Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5 Hz的情况下等轴晶率最大.     

直浇道电磁搅拌对连铸坯凝固组织影响

中缩和偏析缺陷对铸坯质量有很大的影响，在直浇道外施加电磁搅拌可以明显地改善连铸坯的凝固组织，并提高连铸坯的质量。选用低熔点Sn-3.55Pb合金浇注试样，用实验方法研究直浇道电磁搅拌对铸坯凝固 组织的影响，并用数值模拟作为辅助手段分析了影响因素。实验证明：施加直浇道电磁搅拌后，铸坯的晶粒细化，等轴晶区扩大，柱状晶区减小；在降低过热度的情况下，施加电磁 搅拌，可避免直浇道堵塞，保证浇注顺利进行，而且铸坯的凝固组织更加细小；在直浇道外施加电磁搅拌，不仅改变了金属液的流动形态，而且提高了浇道内的最低温度，使浇道内的温度分布均匀。     

机械搅拌对Al及Al-Cu合金铸锭组织和宏观偏析的影响

研究表明,机械搅拌驱使液态金属作圆周运动,提高了凝固前沿的温度梯度,降低了凝固速度,缩短了柱状晶区宽度,扩大了等轴晶区并细化了等轴晶,同时还促使柱状晶发生倾斜,缩短了一次,二次枝晶间距,并形成了特有的宏观偏析,这种偏析特征与流体流动规律,溶质密度密切相关。     

时效温度对Fe-Ni-Cr沉淀强化合金焊缝显微组织及力学性能的影响

采用OM、SEM等手段表征不同时效处理工艺下Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金焊缝显微组织;采用硬度显微仪表征时效温度对焊件力学性能的影响.结果表明:焊缝区分为垂直于焊接方向的柱状晶区和焊缝中心细小的等轴晶区,柱状晶区与等轴晶区有明显的分界线.同样保温8 h,当时效温度为640℃时,焊缝柱状晶区和等轴晶区均匀分布着细小的γ′颗粒,且晶界及晶内不存在η相的析出;随着时效温度的升高,晶界及晶内逐渐析出片状η相;当时效温度达到740℃时,晶界析出大量大尺寸片状η相.同时,γ′相的数量随着η相的析出而减少,η相的析出是以牺牲γ′相为代价的.因此,时效处理的保温温度应低于740℃.显微硬度测试结果表明,时效处理后的焊件硬度得到了显著提升.     

电磁搅拌对钢坯凝固过程中热工参数的影响

采用自行设计的单侧冷却凝固实验装置进行了有无电磁搅拌作用下钢坯的凝固实验,并通过计算机数据采集系统对钢坯凝固过程中的各种热工参数进行了实时测试和分析·研究结果表明:施加电磁搅拌以后,钢坯凝固初期的铸型热流量明显增加,促进了铸型内钢液过热的耗散,使得钢坯内的温度分布趋于均匀,降低了凝固前沿的温度梯度·这不仅抑制了柱状晶的发展,同时易于在钢液内部同时形核,有利于等轴晶凝固组织的形成,使得钢坯的等轴晶比率由无电磁搅拌作用下的47%提高到76%·这也说明了电磁搅拌促进钢液中的过热耗散是提高铸坯凝固组织中等轴晶比率的重要原因之一·     

电铸Cu的显微组织、晶粒取向和晶界结构

采用SEM,TEM和EBSD研究了电铸Cu的微观组织形貌、晶粒取向和晶界特征.SEM观察表明,沿沉积方向,组织由细小等轴晶区、等轴晶和柱状晶的混合晶区转变为粗大柱状晶区.EBSD分析表明,对于所有晶区,小角度晶界(15°)的分布频率较小,大角度(≥15°)晶界为电铸Cu组织的主要晶界.在大角度晶界中,CSL晶界占有很大比例,其中Σ3的分布频率较大.柱状晶由平行分布的层状孪晶构成,近似垂直于沉积厚度方向,层间孪晶界为Σ3类型,TEM的观察也显示了孪晶的存在.细等轴晶区晶粒的择优取向不明显,混合晶区和粗柱状晶区有明显的〈111〉和〈101〉择优取向.在粗柱状晶区,平行于沉积厚度方向,具有较强的〈111〉择优取向,表明大多数{111}孪晶面垂直于沉积厚度方向.     

电磁搅拌改善铸坯内部质量的实验研究

采用低碳钢进行静态浇铸实验,并就电磁搅拌对铸坯内部质量的影响进行了实验研究·实验结果表明,电磁搅拌可明显提高铸坯凝固组织的等轴晶率,同时又可以改善铸坯内的成分分布状况,从而提高铸坯的内部质量·在合理的电磁搅拌参数和浇铸参数条件下能够得到几乎为100%等轴晶的铸坯·     

薄带连铸AISI304不锈钢中铁素体行为

为了确定薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中残留铁素体的生成及转变行为,采用彩色金相、电解侵蚀、电子背散射衍射分析技术及X射线衍射分析等研究手段对双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固组织及残留铁素体特征进行了研究.结果表明AISI304不锈钢薄带的凝固组织由表层胞状晶区、中间柱状晶区和中心等轴晶区三部分组成.薄带表层胞状晶区内残留铁素体呈棒状,柱状晶区的残留铁素体形态为鱼骨状,中心等轴晶区的残留铁素体呈弯曲的树枝状;薄带的表层胞状晶区残留铁素体的质量分数为4.6%～6.6%,柱状晶区内的残留铁素体质量分数为3.6%～3.7%,中心等轴晶区内的残留铁素体质量分数为11.27%～11.34%;残留铁素体沿着厚度方向呈现"W"状分布.     

电磁搅拌对铝合金凝固过程的影响

通过对铝合金铸锭在旋转磁场作用下凝固过程中的传热、传质和组织状态的实验研究,分析了旋转运动作用下产生倾斜柱状晶的原因;确定了Al-Cu合金在某一旋转运动条件下产生倾斜柱状晶的溶质含量的临界值和其它一些规律;并分析了电磁搅拌产生特征偏析的原因。     

相场法模拟第二相颗粒对柱状晶定向生长的影响

[目的]第二相颗粒的存在能影响晶粒的长大,提高材料的力学性能,因而我们用计算机模拟了含第二相颗粒的镍基合金材料在再结晶后的定向退火过程中的柱状晶生长。[方法]在相场法的基础上引入一个温度控制晶界运动的二维平面退火模型,使用该模型对含第二相颗粒的样品进行定向退火处理,观察退火过程中组织形貌的变化,并从第二相颗粒的含量和位置两个方面来讨论退火过程中第二相颗粒对柱状晶组织生长的影响,通过对柱状晶长宽比的统计来反应这些变化。[结果]定向退火处理可产生柱状晶结构;弥散分布的第二相颗粒的存在不利于柱状晶生长,并且含量越高柱状晶越粗,长宽比越小。[结论]第二相颗粒位置可以改变柱状晶晶界的形成方向,间距可以影响长宽比的大小,颗粒间的横向间距和纵向间距都存在一个临界值使柱状晶的长宽比最大。     

游离晶在铸件晶区形成中的作用

应用铸件在凝固时的倾出方法观察了工业纯铝试样在低过热度浇注时晶区的形成过程。结果表明，铸件激冷晶区是在凝固界面对密度很大的游离晶连续、大量捕获时形成的。铸件底部粒状堆积晶区是在游离晶沉降堆积后，因凝固层的增长速度小于游离晶的堆积速度，凝固在紧密堆积的游离晶间隙中进行而形成的。结果还表明，铸件柱状晶区的形成与生长并不要求高的温度梯度。     

定向凝固制备多晶硅柱状晶的研究

为了控制定向凝固过程中柱状晶的稳定生长,结合真空定向凝固技术,在一定的工艺参数下,利用真空定向凝固设备成功制备出具有单向凝固组织的多晶硅材料,通过对制备的多晶硅锭从纵截面和不同位置横截面的微观组织进行研究,分析得出了定向凝固过程中多晶硅垂直于底部的柱状晶和大晶粒形成的最佳工艺参数,通过X射线衍射检测,显示晶体择优取向为<111>面,文章还利用晶粒淘汰机制和柱状晶合并机制合理解释柱状晶体长大过程.     

纳米棒插接多级孔ZSM-11分子筛形貌影响因素研究

采用先低温后高温的两段晶化方法在含有四丁基溴化铵的单一模板体系中合成具有插接形貌的ZSM-11分子筛。分别从硅源、铝源、硅铝比、碱源和模板剂的种类对插接形貌形成的影响因素进行分析。结果表明:硅源、铝源以及碱源的种类主要是通过影响解聚-聚合的速率来影响体系的成核以及晶体生长的速率,从而对结晶动力学以及最终产品的晶粒尺寸产生影响,并不会对插接形貌产生大的影响;与固体硅源(硅胶小球)相比,使用液体硅源(硅溶胶和水玻璃)能够在较短时间内得到尺寸较小的分子筛产品;与无机铝源相比,采用异丙醇铝较易在短时间内获得小晶粒产品;与Li+和Na+相比,含有K+的体系中产品分子筛尺寸较大;模板剂的种类直接影响到最终结晶产物的形貌特征,四丁基铵离子的存在是这种插接形貌形成的必要条件。随着合成体系含铝量的减小,插接形貌变得不再明显,铝的存在是这种插接形貌形成的必不可少的影响因素之一。     

Liquid crystal phase transitions in suspensions of polydisperse plate-like particles

Colloidal suspensions that form periodic self-assembling structures on sub-micrometre scales are of potential technological interest; for example, three-dimensional arrangements of spheres in colloidal crystals might serve as photonic materials, intended to manipulate light. Colloidal particles with non-spherical shapes (such as rods and plates) are of particular interest because of their ability to form liquid crystals. Nematic liquid crystals possess orientational order; smectic and columnar liquid crystals additionally exhibit positional order (in one or two dimensions respectively). However, such positional ordering may be inhibited in polydisperse colloidal suspensions. Here we describe a suspension of plate-like colloids that shows isotropic, nematic and columnar phases on increasing the particle concentration. We find that the columnar two-dimensional crystal persists for a polydispersity of up to 25%, with a cross-over to smectic-like ordering at very high particle concentrations. Our results imply that liquid crystalline order in synthetic mesoscopic materials may be easier to achieve than previously thought.     

二维光子晶体不可约布里渊区及其能带结构的研究

在固体物理中,通常认为对于给定的晶格来说,晶体的不可约布里渊区（IBZ）是给定的,是不变化的.实际上,对于由同样的晶格构成的不同的晶体（晶体=晶格＋基元）而言,由于基元的对称性以及取向和配置等原因,使得晶体的对称性不同于晶格,此时,晶体的IBZ要发生变化.本文通过一个二维光子晶体的具体事例说明,随着基元取向的改变,IBZ也在随着变化.当晶体的对称性低于其晶格的对称性时,晶体的IBZ扩大为整个第一布里渊区.     

旋转磁场对激光焊缝金属显微组织的影响

研究了旋转磁场对激光焊304不锈钢、Al-12Si合金焊缝金属显微组织,以及304不锈钢与Al-12Si合金连接缺陷的影响．研究结果表明：旋转磁场能有效地对激光焊熔池中液态304不锈钢、A1：12Si合金进行搅拌,抑制柱状晶的产生,细化焊缝金属晶粒．磁场的旋转速率越高,对液态的电磁搅拌作用越强,焊缝金属的晶粒越细小、Al-12Si合金共晶组织越均匀．旋转磁场能消除304不锈钢与Al-12Si合金激光焊焊缝金属中的缺陷,提高304不锈钢与Al-12Si合金焊接接头的性能．     

送粉速率对射频等离子体球化粉末性能的影响

采用射频等离子体球化技术对多次激光3D打印废弃的GH4169合金粉末颗粒进行二次改造,研究了送粉速率对粉末球化效果的影响规律,分析了粉末球化前后显微组织及性能的差异.研究结果表明:送粉速率越小,单位质量粉末吸收过多的热量而导致其气化,颗粒表面“吸附小颗粒粉末”较多,球形粉末收得率很小;送粉速率越高,单位质量粉末吸收的热量不足以熔化所有粉末颗粒,出现部分的卫星球、包覆粉等缺陷,粉末球化率降低.球化处理后的粉末颗粒显微组织主要包括胞状晶、柱状晶和微晶.在适宜的等离子体球化工艺参数下,获得的粉末颗粒球形度极佳,流动性和松装比得到显著改善,粉末平均粒径增大,粒径分布更趋均匀.