熔体热处理研究及其应用

明确提出了熔体热处理的概念,总结了有关熔体热处理的方法、研究与应用概况.指出与固体热处理相类似,从温度对熔体结构的影响出发,通过一定的热处理制度,控制熔体的预结晶状态和冷却速度,可以显著改善材料的组织、性能及质量.熔体热处理工艺的研究与发展,将为挖掘材料的性能潜力开辟一条有效的新途径,具有广泛的应用前景.     

热氧化处理聚苯硫醚结构的FTIR研究

本文对淬火、退火和热氧化处理PPS的红外光谱及其与结构的关系进行了研究。发现了表征熔体和固相热氧化处理PPS的特征谱带。实验结果表明,PPS在熔体热氧化处理中发生热氧化交联反应,具有网络结构;在固相热氧化处理中结晶度增大,具有线型结构。     

冶金熔体热物理性质计算机数据库的开发

介绍了《冶金熔体热物理性质数据库》的功能、结构与特点。作为《智能化冶金动力学数据管理系统》的主体部分,《冶金熔体热物理性质数据库》采用ＷＩＮＤＯＷＳ为工作平台,ＦＯＸＰＲＯ为数据库语言,Ｃ语言编制协调器,该系统具有高查询速度,对用户友好的画形界面,能够预测某些冶金熔体的热物理性质。该系统将发展成一个综合性的冶金动力学数据库及应用系统。     

熔体过热对Bi-Sb20合金熔体结构转变和退火稳定性的影响

熔体过热处理可以使熔体微结构发生转变,进而改变凝固后的组织和性能.以Bi基二元合金Bi-Sb20为研究对象,对合金Bi-Sb20分别进行700℃、900℃恒温熔体过热处理,通过测量熔体的电阻率随时间的变化曲线来研究熔体结构的转变.实验中发现Bi-Sb20合金熔体的结构转变存在一个临界温度,超过临界温度熔体合金的组织结构会发生变化,金相实验显示Bi-Sb20合金在经过900℃熔体过热处理后晶粒显著细化.但是对比700℃熔体过热处理、凝固后250℃退火处理和900℃熔体过热处理、凝固后250℃退火处理,实验结果表明900℃熔体过热处理后再进行合金退火后反而晶粒变大,且组织结构不稳定.因此经过熔体过热处理晶粒已经细化的合金不需再进行退火处理.该研究为有效开发利用过热处理工艺改变Bi-Sb20合金的结构和性能提供一定的实验依据.     

细长坩埚内分离结晶过程中熔体流型的转变

在微重力条件下,采用有限差分法对细长坩埚（无因次高径比A取2）内分离结晶生长CdZnTe晶体过程中的熔体热毛细对流进行了三维数值模拟。选取狭缝宽度B为0.1、0.075及0.05,考虑熔体顶部为固壁边界条件,得到了分离结晶过程中熔体热毛细对流的速度和温度分布,着重分析了熔体内部流型的转变过程。结果表明：当Marangoni数较小时,在下自由表面的表面张力作用下,熔体内部会产生顺时针方向的流胞,熔体的流动为稳态且流动较弱,但随着Ma数的增大,熔体的流动范围逐渐增大并且强度不断增强,熔体内部温度的非线性分布逐渐加剧;当Marangoni数超过某一临界值后,熔体内部的流动将由稳态转变为非稳态。     

牵伸和热处理对聚丙烯熔喷非织造材料结构和力学性能的影响

熔喷非织造工艺是将熔融的热塑性树脂直接制成超细纤维非织造材料的一步法生产工艺,然而,熔喷非织造材料较差的力学性能限制了其在某些领域的应用.通过自制的热处理设备,在一定牵伸条件下对熔喷试样进行不同温度的热处理,并对其结构和力学性能变化进行了分析.结果表明:经牵伸和热处理后,试样纵向断裂伸长率不断下降,强力不断提高,130℃热处理后的效果最优,纵向强力提高了45.2%;横向强力在热处理后下降,断裂伸长率随温度升高先增大后减小,在80℃时达到最大.因此,经过牵伸和热处理的熔喷非织造材料可适用于对材料纵向强力要求高的应用领域.     

醇水法制备纳米氧化镍电极的结构与电化学性能

采用醇水法制备了纳米氧化镍粉体材料并分析了其粉体形成过程,重点研究了热处理温度对氧化镍粉体的相组成、形态以及氧化镍电极电化学性能的影响。结果表明,氧化镍粉体由前驱体Ni2(OH)2CO3·xH2O在270℃附近分解产生;热处理温度对合成粉体的结晶度和比表面积具有显著影响,而粉体的结晶度和比表面积又是影响氧化镍电极电化学性能的重要因素,其中,粉体结晶度的作用占主导地位。当氧化镍粉体热处理温度为250℃时,所制氧化镍电极具有优异的电化学性能,在测试电流密度为5mA/cm2的条件下,其比电容达到1180F/g。     

微重力环境下横向旋转磁场对热表面张力流的影响

微重力环境下外加磁场可以有效地控制浮区法晶体生长中的热表面张力流,从而提高半导体晶体生长的质量。在比较相同强度（7 mT）的横向静态磁场与横向旋转磁场对热表面张力流影响的基础上,研究了外加横向旋转磁场（旋转频率50 Hz）对三维半浮区熔体热表面张力流的控制。结果表明：横向旋转磁场对熔体产生周向搅拌作用和轴向抑制作用,其有助于三维热表面张力流转变为二维轴对称流动。浮区法晶体生长中,横向旋转磁场是一种比较理想的熔体对流控制方法。     

LnCl3／MCl熔盐体系能量不对称性（Ln=稀土元素,M=碱金属元素）

ＬｎＣｌ３／ＭＣｌ熔体中，库仑效应，ＶａｎｄｅｒＷａａｌｓ效应和极化效尖起着主导作用，导致溶液热力学性质对相理想溶液中负偏差，并在ｘＬｎＣｌ≈０．２处，形成最大有序，用扩展的似化学理论模型能较好的描述这一特点，阐述了发展新热力学模型时应考虑到次近邻粒子及诸如空穴等似离子的作用，结合熔体结构研究，探讨熔体热力间的相互作用机理。     

长寿命连铸辊的堆焊材料和工艺开发

介绍了大型板坯连铸机连铸辊的工况特点、主要失效形式,阐述了连铸辊堆焊材料的研究现状和性能要求.在1Cr13NiMo堆焊材料的基础上,增加了功能合金元素,开发出新的堆焊焊带和匹配的烧结焊剂,新堆焊熔敷金属的组织、强度和冷热疲劳性能明显优于进口焊材;研究了不同堆焊层间温度和焊后热处理温度对堆焊材料性能的影响规律.结果表明,合理的堆焊层间温度和焊后热处理温度能够获得最理想的组织和机械性能;新型连铸辊的使用寿命优于国外同类产品.     

Microstructural characteristics and electrical resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys

The rapid solidification behavior of Co-Sn alloys was investigated by melt spinning method.The growth morphology of αCo phase in Co-20% Sn hypoeutectic alloy changes senistively with cooling rate.A layer of columnar αCo dendrite forms near the roller side at low colling rates.This region becomes small and disappears as the cooling rate increases and a kind of very fine homogeneous microstructure characterized by the distribution of equiaxed αCo dendrites in γCo3Sn matrix is subsequently produced.For Co-34.2% Sn eutectic alloy,anomalous eutectic forms within the whole range of cooling rates.The increase of cooling rate has two obvious effects on both alloys:one is the microstructure refinement,and the other is that it produces more crystal defects to intensify the seattering of free electrons,leading to a remarkable increase of electrical resistivity,Under the condition that the grain boundary reflection coefficient γ approaches 1,the resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys can be predicted theoretically.     

雾化喷射沉积成形中沉积体内的凝固过程（Ⅱ）——Al—Cu合金的计算

根据已知的喷射沉积成形沉积体内的凝固模型，地典型的Ａｌ－Ｃｕ合金进行了计算分析，结果表明，工艺参数和材料的热物性对沉积体内的凝固过程有明显影响，在沉积质力学条件（沉积前雾化锥的热力学状态）相同的情况下，沉积表面的温度随工艺参数和热物性发生显著变化。     

利用SHS熔铸工艺制备Cu-Cr复合材料

以Cr2O3-CuO-Al为反应体系，提出了制备大功率真空断路器Cu-cr触头复合材料的SHS熔铸工艺，分析了反应体系的热力学原理、SHS产物的凝固过程和最终获得材料的显微组织状况；研究了产生Cu-Cr合金熔体过程中的冷却速度对复合材料凝固组织的影响，结果表明，将SHS技术和铸造工艺结合起来，可以实现Cu-Cr复合材料的同步合成与液态成形一体化；而且，提高冷却速度，可获得晶粒细小的Cu-Cr复合材料。     

真空离心铸造冷却速率对7055铝合金组织和力学性能的影响

采用真空离心铸造技术制备了7055铝合金铸管,通过添加中间包进行保温来改变合金凝固冷却速率,并对铸管进行组织和性能测试.结果表明,冷却速率较慢的1#铸管组织分布不均,其晶粒沿着外、中、内层由等轴晶逐渐变为粗大树枝晶,且晶粒间分布着更多的第二相;而冷却速率较快的2#铸管组织均为细小的等轴晶,且分布着少量的第二相.经过均匀化后,两种铸管的第二相分布数量由外、中、内层逐渐增多,且1#铸管残余的第二相数量更多;合金硬度值较铸态时有所增大,但2#铸管硬度值增大幅度更大,拉伸性能优于1#铸管.     

Research progress of microstructure control for aluminium solidification process

Aluminum has been the secondly main metallic material in the world, whose mechanical properties are very important for industrial applications. The sizes and shapes of grains are important in determining the performance in structural applications. How to control the microstructure during solidification process has been a research focus. This paper gives an overview on the recent progress in microstructure control for aluminium alloys solidification process, and introduces the different methods to control the microstructure in detail. The mechanisms of microstructure control for different methods are also discussed. Finally, a brief prospect on future work is presented.     

DSC study on the undercooling of droplet solidification of metal melt

In this paper, the influence of cooling rate on the undercooling of droplet solidification of metal melt has been investigated by employing the differential scanning calorimetry (DSC) method. The effect of cooling rate on the undercooling as well as its change tendency is analyzed theoretically. It is shown that the undercooling degree increases whereas the change rate of undercooling decreases with increasing cooling rate. Moreover, the change tendency approaches zero when the cooling rate exceedingly increased, indicating that an extremum of undercooling exists with increasing cooling rate.     

改进铸坯表面质量的电磁连续铸造研究进展

导出了钢电磁铸造的理论基础,综述了国外此课题的研究现状;发现在铸型外侧施加电磁场抑制了液体金属弯月面的变形,改变了金属液的初期凝固状态,改善了铸坯的表面质量,金属液的缓冷却凝固和润滑剂流路动压的降低被认为是改善连铸坯表面质量的主要原因。采用改变铸型结构和施加电磁场的方法,可望实现此铸造方法的工业应用。     

稀土镁合金近非平衡液相线铸造研究

近非平衡液相线铸造方法是测量熔体非平衡凝固过程的冷却曲线,确定其非平衡液相线温度,并在此温度附近进行铸造的工艺方法,为实质意义上的近液相线铸造.采用该方法对ZK60稀土系列镁合金进行了研究,结果表明,近非平衡液相线铸造工艺可获得细小均匀的非枝晶结构,是镁合金半固态制浆的有效方法;不同合金元素对以ZK60为基体的合金的非平衡液相线和近液相线铸造组织都有明显影响,Ag,Y,Nd等元素有利于避免浆料中晶内液相的出现,其中混合稀土最有利于初生晶粒的圆整化,而Nd则造成初生晶粒的不均匀,Ag和Y的添加尽管初生晶粒圆整程度不如Nd,但有较均匀的晶粒和较好的枝晶退化效果.     

放电等离子烧结快速凝固Al75Si25合金的组织及力学性能

高硅铝合金粗大的初晶硅严重影响其力学性能与机械加工性能.本文利用熔融纺丝快速凝固技术、球磨与放电等离子烧结相结合的方法制备了Al₇₅Si₂₅合金.研究发现,放电等离子烧结Al₇₅Si₂₅能够遗传其快速凝固组织的特点.500 MPa,320℃烧结条件可获得密度达到98%以上的块体,其初晶硅弥散分布,组织尺寸细小,具有超细晶粒特征.此外,硅元素过饱和固溶于α（Al）基体.维氏硬度值和抗压强度分别达到298 Hv和674 MPa,具有优异的力学性能.      

Liquid-solid interface control of BFe10-1-1 cupronickel alloy tubes during HCCM horizontal continuous casting and its effect on the microstructure and properties

Based on horizontal continuous casting with a heating-cooling combined mold (HCCM) technology, this article investigated the effects of processing parameters on the liquid-solid interface (LSI) position and the influence of LSI position on the surface quality, microstructure, texture, and mechanical properties of a BFe10-1-1 tube (?50 mm × 5 mm). HCCM efficiently improves the temperature gradient in front of the LSI. Through controlling the LSI position, the radial columnar-grained microstructure that is commonly generated by cooling mold casting can be eliminated, and the axial columnar-grained microstructure can be obtained. Under the condition of 1250℃ melting and holding temperature, 1200–1250℃ mold heating temperature, 50–80 mm/min mean drawing speed, and 500–700 L/h cooling water flow rate, the LSI position is located at the middle of the transition zone or near the entrance of the cooling section, and the as-cast tube not only has a strong axial columnar-grained microstructure \((\{ hkl\} < 6\bar 21 > , \{ hkl\} < 2\bar 21 > )\) due to strong axial heating conduction during solidification but also has smooth internal and external surfaces without cracks, scratches, and other macroscopic defects due to short solidified shell length and short contact length between the tube and the mold at high temperature. The elongation and tensile strength of the tube are 46.0%–47.2% and 210–221 MPa, respectively, which can be directly used for the subsequent cold-large-strain processing.