强磁场对定向凝固Pb-Sn共晶生长影响的初步研究

在10 T强磁场下对Pb-Sn共晶合金沿垂直向上方向进行定向凝固实验,分析了强磁场对共晶生长的影响.实验发现,强磁场下耦合生长的Pb-Sn共晶两相的排列方向明显偏离垂直方向,极端情况下甚至出现近似横向的排列.这种现象的产生与领先相Pb的磁性能相关.     

激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷的显微组织与断裂韧性

采用激光区熔定向凝固技术制备Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷,研究其在超高温度梯度、不同激光工艺条件下的快速凝固组织特征及其相互影响,并对其力学性能以及增韧机制进行了分析. 研究结果表明:(1)激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶由α-Al2O3、YAG以及ZrO2三相组成,不存在其他相以及相间晶团. 各相均匀连续分布,耦合生长,呈网状结构,是典型的快速凝固层片状非规则共晶组织. (2)在一定的激光功率密度下,共晶间距随扫描速度的增大急剧减小,最小间距仅为0.2～0.3 μm. (3)Y2O3在ZrO2中具有一定的固溶度,固溶程度不同时,ZrO2呈现不同的形貌. (4)定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的硬度高达18.67 Gpa,室温断裂韧性为8.0 Mpa·m1/2. 第三组元ZrO2的加入、相的小尺寸效应以及裂纹分叉是韧性增强的主要原因.     

强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.     

强磁场对半无限Al/Cu固液扩散偶凝固组织的影响

采用半无限Al/Cu扩散偶法,对磁场下Al-Cu合金凝固组织进行研究.结果表明:由于沿扩散方向Cu原子分数逐渐减小,凝固时,沿凝固方向依次生成α-Al胞/枝状晶等组织、Al-Al2Cu共晶组织和Al2Cu过共晶组织;在不同磁感应强度下(0～12 T),各组织发生了明显变化,胞状晶消失,枝晶粗化并发生偏转;共晶组织层间距与磁感应强度呈非线性关系,组织被扭曲;过共晶组织界面形貌变平整;Cu原子扩散距离缩短.利用XRD对α-Al枝晶区进行衍射分析,发现磁场下α-Al(100)晶面峰值强度变弱,(111)晶面变强.理论分析认为,强磁场对熔体流动的抑制作用和磁场下晶体的磁各向异性是导致上述现象的主要原因...     

Fe-B及Fe-C-B合金的激光熔化激冷

工业纯铁与共析碳钢表面渗硼层先在炉中处理,以获得共晶组织,然后以高能密度激光束扫描;被激光熔化的金属在冷基底的吸热作用下,以非常高的速度冷却并凝固。实验表明,炉内处理后Fe-B合金层的共晶由α-Fe Fe_2B二相组成,FeC-B合金层的共晶由α-Fe Fe_3(C、B)二相组成;共晶中Fe_2B为方棒状和Fe_3(C、B)为片层状。激光熔化激冷后,共晶中的相组成及形貌无改变,但棒间距和片间距相应减小了40及100倍。共晶组织的硬度大幅度增高,每个合金系的共晶组织的硬度与尺寸的关系服从Hall-Petch公式。     

强磁场对Al-4.5％Cu合金枝晶生长行为影响的初步研究

以Al-4.5%Cu合金为对象进行了稳恒强磁场对枝晶生长行为影响的初步研究,发现10 T的强磁场明显影响了Al-4.5%Cu枝晶定向生长组织.生长速度R在5,10,20μm/s时,无磁场的条件下形成规则的树枝晶的组织,施加10 T强磁场后,界面淬火枝晶组织变得不规则,在随后的凝固过程中树枝晶组织几乎消失,形成接近胞晶形态的组织.磁场强度达到4 T以上后,枝晶间距明显增加.施加强磁场后宏观组织细化,晶粒增多,形成定向凝固下的等轴晶组织的特殊现象.随着生长速度的增加,磁场的作用逐渐减弱.     

强磁场对Al-Cu合金凝固组织及溶质分布的影响

对亚共晶Al-10.5%Cu(质量分数)合金进行了均恒强磁场和梯度强磁场下的凝固实验,考察了强磁场对凝固组织形貌及α-Al晶粒内溶质含量的影响.实验结果表明,施加均恒强磁场和梯度强磁场后,组织形貌变化不明显,而α-Al晶粒内溶质含量有所增加.分析认为,这是因为强磁场下的洛仑兹力抑制了凝固过程中固液界面处的Cu原子向液相内的迁移,从而提高了溶质元素在α-Al晶粒内的含量.改变梯度强磁场的方向,α-Al晶粒内溶质含量无明显变化.     

α-Al磁性对强磁场下Al-Cu亚共晶合金定向凝固组织的影响

以Al-Cu亚共晶合金为研究对象,考察了α-Al单晶磁各向异性对稳恒强磁场下定向凝固枝晶组织生长行为的影响.实验测定了α-Al单晶不同晶向的磁化率.结果表明:Al-Cu单晶中的磁化现象表现出明显的方向性;难磁化轴为晶体学位向111方向,即磁化率最小;易磁化轴为晶体学位向311或310方向,即磁化率最大;磁化率随Cu原子数量的增加而降低;[111]晶向族中4个晶向的磁化率不再一致.对于Al-0.85%Cu合金,当生长速度为50μm/s时,在无磁场情况下其定向凝固枝晶主干沿凝固方向排列;当施加6 T纵向强磁场时,枝晶主干偏离凝固方向成一定夹角排列,这一现象可能是由α-Al磁晶的各向异性所致.     

碳化物的位向及尺寸对高铬铸铁耐磨性的影响

本文对成分为3.56%C及16.2%Cr的共晶高铬铸铁采用定向凝固的方法,获得了碳化物呈不同粗细的纤维状定向排列的试样。对它们进行了湿砂橡胶轮磨损、三体磨损、冲蚀磨损及冲击韧性试验,并以砂型铸造的试样作为对比。结果表明:在碳化物数量、碳化物类型及基体组织均保持恒定的条件下,碳化物垂直于磨损面定向排列时,耐磨性最高,尤其是在软磨料低角度冲蚀磨损的情况下,其耐磨性比砂型铸造试样的高156%。至于碳化物的粗细与耐磨性的关系与磨损条件有关,并不都是碳化物愈细耐磨性愈好。当碳化物纤维尺寸相同时,冲击方向与纤维相平行时的冲击韧性与砂型铸造的十分接近。     

灰铸铁中的初生奥氏体及石墨组织

众所周知,灰铸跌的性能决定于其组织。所有提高灰铸铁性能的方法,都是通过各种工艺途径改善组织来实现的.概括近年来在灰铸铁凝固及其组织方面的研究,评定灰铸铁的组织应从四个方面进行:第一,石墨的类型、分布及尺寸;第二,初生奥氏体组织的数量及形貌;第三,共晶团大小,单位试样断面面积上的共晶团数;第四,基体中珠光体组织的比例及珠光体片间距的大小。     

磁场对过共晶Al-Fe合金中Al3Fe相形态和分布的影响

研究了交流磁场(0.3 T)和直流强磁场(12 T)作用下Al-2.89%Fe合金中初生Al3Fe相的形态与分布的变化.结果表明,Al-2.89%Fe合金在无磁场和交流磁场下凝固时,大部分初生Al3Fe相沉积在试样下部.在交流磁场下凝固时,Al3Fe相变得细碎且向试样中心聚集,呈近金字塔状分布.在强磁场下凝固时,Al3Fe相所受磁力作用和重力作用相平衡,因而在整个试样中均匀分布,且沿着易磁化方向[121]发生定向排列.对磁场的作用机理进行了初步分析.     

强磁场对Cu-40%Pb偏晶合金凝固组织的影响

在强磁场作用下进行了Cu-40%Pb偏晶合金的凝固实验,研究了偏晶共生组织的凝固形态.实验结果表明:12 T强磁场的作用使富Pb组织形态发生变化,试样中部及下部的棒状相伸长,在试样中部形成了超长规则排列的棒状富Pb相.凝固前沿富Pb小液滴的运动及分布是决定共生组织中棒状相形态的决定性因素.施加强磁场可改变富Pb基体的表观黏度,从而对凝固前沿的富Pb小液滴运动及附近流体流动产生抑制作用,这被认为是规则排列的超长棒状相的形成原因.     

挤压铸造碳纤维增强A356金属基复合材料凝固过程的研究

分析了挤压铸造制备ＣＦ／Ａ３５６复合材料的充填过程，研究了工艺参数对基体合金凝固组织的影响．实验结果表明，当预制件中纤维均匀分布时，存在三角形、正方形、六边形３种排列方式，其充填阻力Ｐ＝４．３２ＭＰａ．挤压铸造ＣＦ／Ａ３５６复合材料时，当浇注温度较高时，其凝固发生在整个浸渗过程结束之后，这是由于模具和纤维的激冷作用，而首先凝固的晶坯在浸渗过程中局部或完全重熔；基体合金初生α－Ａｌ相在纤维间隙中形核并逐渐向纤维表面长大；而共晶Ｓｉ相依附碳纤维表面形核并长大，当预制件预热温度高于基体熔点时，共晶Ｓｉ相包覆碳纤维表面长大．随着凝固冷却速率的降低，共晶Ｓｉ相形态发生从蠕虫状、细针状到片状或块状的转变，其尺寸由小到大变化．     

强磁场下Cu-25%Ag合金的凝固行为

研究了强磁场对Cu-25%Ag(质量分数)合金凝固组织的影响,分析了不同磁场条件对合金凝固组织的作用机理.研究发现,均恒磁场和梯度磁场对合金的凝固组织有重要影响,改变了富Cu枝晶形貌和尺寸,无磁场条件下初生富Cu枝晶分布不均匀,一次枝晶比较长且粗大,枝晶主要以柱状枝晶为主;在12 T磁场条件下,富Cu枝晶分布比较均匀,一次枝晶变短、粗化,枝晶主要以胞状枝晶为主;在负梯度磁场条件下,富Cu枝晶分布不均匀,在试样下部,树枝晶减少,以小平面方式生长的粗大胞晶为主.通过实验研究表明,利用均恒强磁场控制Cu-Ag合金凝固组织,细化晶粒、减小偏析是具有可行性的.     

深过冷Pb-Sb-Sn合金中初生相和共晶组织形成规律研究

研究了Pb-Sb-Sn三元系中不同相区的合金在深过冷条件下凝固组织形成规律. 实验发现, 初生(Pb)和SbSn相均以枝晶方式生长, 而初生(Sb)相主要呈现为多边形块状和板条状小面相. (Pb)和SbSn相之间的亲和力较强, 易于形成二相共晶, 组织形态丰富多彩. (Pb)和(Sb)相则是以离异共晶方式生长. (Sb)和SbSn相不易单独形成二相共晶, 但在三元共晶组织中可以相互依附生长. (Pb)+ (Sb)+SbSn三元共晶组织通常呈层片状生长, 当其体积分数较小时会形成不规则共晶组织. EDS分析表明, 在深过冷快速凝固条件下, 三种初生相的溶质固溶度均得以扩展, 表现出显著的溶质截留效应.     

热镀锌用Zn-(0～6.0%)Al-4.0%Sb合金的凝固组织

采用扫描电镜、背散射成像、能谱分析及X线衍射等分析手段,研究热镀锌用中间合金Zn-xAl-4.0%Sb(x=0,0.5%,1.0%,2.0%,4.0%,6.0%)在炉冷、空冷和水冷(冷却速度分别为0.04,1.06和36℃/s)条件下的凝固组织。研究结果表明:当x=0时,合金的凝固组织为先共晶相(β-Sb3Zn4或ζ-Sb2Zn3)加共晶体(β-Zn共晶或ζ-Zn共晶)的过共晶组织;当0x1.0%时,组织中出现AlSb相粒子,并随着Al含量的增加,AlSb含量增多而SbZn化合物含量减少;当x=1.0%时,SbZn化合物相消失,组织为锌基体上分布AlSb相粒子;当1.0%x6.0%时,组织为Zn-Al亚共晶和AlSb粒子。随着冷却速度的增大,合金组织细化,且水冷可抑制亚稳态ζ相向β相的转变。     

AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

为了提高同轴送粉激光熔化沉积技术AlSi10Mg铝合金的成形质量,文中通过单道扫描试验、块体成形试验和拉伸性能测试研究不同工艺参数下试样致密度、组织和性能变化趋势及原因,并进行优化.结果表明:试样成形质量受能量密度和扫描间距影响;拉伸性能可通过减少组织缺陷、增强固溶强化效果两种方式提高.工艺优化后,单道表面光滑,无球化现象,块体试样致密度良好,无大尺寸孔隙和裂纹,致密度提高至99. 2%;试样显微组织为具有定向快速凝固特征的Al-Si共晶形貌,存在胞晶、柱状树枝晶和发散树枝晶3种组织,随着冷却速率的增大,Si相在Al基体中的溶解度增加至7. 6%,固溶强化效果增强.因此,通过工艺参数优化可得到性能良好的激光熔化沉积AlSi10Mg试样,拉伸强度可达292 MPa,较铸件提高了33%.     

电磁搅拌对Al-Si共晶合金凝固组织的影响

研究了在电磁搅拌凝固条件下，Al-Si共晶合金凝固组织中初生Si、共晶Si及初生α相的变化规律，表明电磁搅拌强迫流动具有使小平面-非小平面两相的共协生长中小平面相分枝减少的作用及电磁搅拌所产生的液相成分均匀化的作用是初生Si、初生α相明显减少的主要原因。     

A1-3.4Wt%Bi偏晶合金定向凝固组织演变规律研究

在定向凝固条件下,对偏晶系Al-3.4wt%Bi合金的组织选择规律进行了研究,考察了凝固速度和温度梯度对凝固组织的影响.实验结果表明:偏晶反应在一定条件下可以生成两相有序排列的共生组织.在一定的温度梯度下,随着凝固速度的提高,组织由规则形态的纤维(或串状)组织向弥散分布的不规则组织转变.当G/V＞1.60×109K@S/m2时,能得到规则的组织;反之,则得到不规则的弥散分布的组织.温度梯度提高,获得规则组织的临界生长速度也提高.     

定向凝固Fe81Ga19合金的组织和磁致伸缩性能

利用区熔定向凝固技术制备Fe81Ga19合金棒,研究不同的定向凝固速度下,Fe81Ga19合金的微观组织、择优取向和磁致伸缩性能.研究发现:随着凝固速率的下降,试样沿轴向生长成柱状晶,晶界数目减少,取向发生改变.凝固速度为10μm/s的Fe81Ga19合金的组织由尺寸较大的柱状晶组成.当凝固速度υ=30μm/s时,试样...