水冷铜模铸造Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

采用中频感应炉熔炼、水冷铜模冷却的方法制备Fe3A1合金.利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜及力学性能测试对铸态及热处理后合金的组织、力学性能和冲击断裂行为进行研究.结果表明:合金的铸态组织为等轴晶,晶粒尺寸大小不均;合金经1 000℃、15 h均匀化退火+炉冷+600℃、1 h中温回火+油淬热处理后,晶界得到细化,晶内和晶界上析出弥散分布的第二相,晶粒尺寸明显长大;热处理后合金的σb提高73 MPa,硬度由铸态时的22.3 HRC提高到了26.2 HRC,但合金的冲击韧性有所下降;铸态时合金的断裂方式主要以沿晶断裂为主,热处理后合金断口呈沿晶+穿晶的混合型断裂特征.     

热处理对Cu-0.23Be-0.84Co合金性能和组织的影响

利用硬度计、导电仪和金相电子显微镜,分析了固溶和时效对Cu-0.23Be-0.84Co合金性能和组织的影响。研究结果表明:Cu-0.23Be-0.84Co合金经950℃×1 h固溶、480℃×4 h时效处理后,综合性能指标较好,其中,硬度可达117.0HB,导电率达71.6%IACS;在试验范围内,随着固溶温度的升高,晶粒结构形貌相似,未溶物逐渐减少,晶粒尺寸逐渐增大;950℃时,晶粒呈等轴状,大小均匀,固溶较完全;时效后,试验合金内部保留着较清晰的应变孪晶,强化相在晶界处不连续析出、集聚而产生黑色组织,且黑色组织数量随着时效时间的延长不断增多。     

脉冲电沉积纳米晶Ni-Co合金的组织结构与力学性能

采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)等方法研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金的微观组织结构和成分.测定了纳米晶Ni-Co合金的显微硬度和拉伸性能,研究了纳米晶Ni-Co合金中合金成分与力学性能的关系,并利用SEM对拉伸后断口进行分析.结果表明:合金中Co含量随镀液中Co2+浓度的增加而显著增加,并且随着Co含量的增加合金晶粒尺寸减小;合金显微硬度值随着Co含量的增加而增加.随着合金中Co含量的增加,断裂延伸率先逐渐减小,而后随着Co含量的增加而逐渐增大.拉伸过程晶粒尺寸明显增大,断口微观形貌呈韧窝状.     

交流磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织和力学性能的影响

研究了不同电压和铸模温度对交流磁场下长周期有序结构增强Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:经交流磁场处理后,Mg_(97)Y_2Cu_1合金的晶粒显著细化,宏观组织由粗大的晶粒变成细小的等轴晶粒,初生相破碎成细小的枝晶,第二相分布变得均匀、连续,且体积分数增加。当电压为0~250 V时,合金的粒径先减小后增大,转折点在200 V。当温度为20~600℃时,合金的粒径随铸模温度增加而急剧增大。而合金力学性能的变化规律与粒径的变化规律正好相反,当电压为200 V时,合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了16%和47%。     

超高强钢Q1100的SH-CCT曲线及粗晶热影响区组织和性能

利用焊接热模拟试验,采用热膨胀法研究了屈服强度1 100 MPa级超高强钢在平衡条件和焊接条件下的奥氏体化相变温度,结合OM,SEM观察和硬度检测结果,绘制出实验钢焊接条件下奥氏体连续冷却转变曲线(SH-CCT),研究了不同冷却速率下粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和硬度的变化规律.采用TEM观察和Lepera腐蚀,研究不同冷速下M-A组元数量、形貌和分布情况.研究结果表明,在焊接条件下,实验钢的奥氏体化温度明显高于平衡条件下的奥氏体化相变温度;随着冷却速率增大,相继发生B,B+M和M相变,硬度逐渐上升,当冷却速率达到60℃/s时,其维氏硬度最高可达HV464.当冷却速率小于10℃/s时,开始出现M-A组元,并且随冷却速率降低,M-A组元数量增加,尺寸增大.     

热处理对 Cu-0．23Be-0．84Co 合金性能和组织的影响

利用硬度计、导电仪和金相电子显微镜,分析了固溶和时效对 Cu-0．23Be-0．84Co 合金性能和组织的影响。研究结果表明：Cu-0．23Be-0．84Co 合金经950℃×1 h 固溶、480℃×4 h 时效处理后,综合性能指标较好,其中,硬度可达117．0HB,导电率达71．6％IACS;在试验范围内,随着固溶温度的升高,晶粒结构形貌相似,未溶物逐渐减少,晶粒尺寸逐渐增大;950℃时,晶粒呈等轴状,大小均匀,固溶较完全;时效后,试验合金内部保留着较清晰的应变孪晶,强化相在晶界处不连续析出、集聚而产生黑色组织,且黑色组织数量随着时效时间的延长不断增多。     

晶粒组织对Al-Zn-Mg合金抗应力腐蚀性能的影响

通过四点弯曲应力腐蚀实验对Al-Zn-Mg合金挤压型材包含不同晶粒组织的试样进行应力腐蚀性能测试,并借助金相组织观察、电子背散射衍射以及透射电镜研究晶粒组织不均匀性对材料抗应力腐蚀性能的影响和作用机理。研究结果表明:Al-Zn-Mg合金挤压型材从表面至中心依次分布着粗晶组织、等轴晶组织和纤维状组织,其中粗晶组织和等轴晶组织的厚度分别约为60μm和750μm,再结晶分数和大角度晶界百分占比均从表面至中心逐渐降低;不同晶粒组织的抗应力腐蚀性能主要与晶粒粒度和晶界微观组织有关,相对于粗晶组织和等轴晶组织,纤维状组织由于再结晶行为受到抑制,晶粒粒度较小,大角度晶界较少,具有更离散的晶界析出相和较窄的无沉淀析出带,从而表现出更好的抗应力腐蚀性能。     

微观组织参数及工艺条件对430不锈钢凝固显微结构的影响

在多元合金CAFE模型的基础上,分析了微观组织参数(形核密度、高斯分解参数、Gibbs-Thomson系数等)与430不锈钢凝固过程中晶粒形貌的复杂关系,以及过热度与冷却强度等工艺参数对凝固组织的影响.研究发现,晶粒尺寸和柱状晶向等轴晶转变不仅与体最大形核过冷度有关,也受体形核密度的影响.高斯分解参数和Gibbs-Thomson系数增大时,一次枝晶间距减小,等轴晶范围增大;但当它们增加至一定范围后,其对显微结构的影响逐渐变得不明显.过热度或冷却强度增大时,等轴晶范围减小,但一次枝晶间距的变化不明显.     

自适应有限元法对合金定向倾斜枝晶生长的相场法模拟

建立了合金定向倾斜枝晶生长的相场模型,采用非均匀网格的自适应有限元法求解薄界面层厚度条件下的相场模型,研究了Al-Cu(w(Cu)=4%)合金的倾斜枝晶演化过程,定量分析了冷却速率、主晶间距对凝固组织的影响.结果表明:冷却速率、主晶间距和抽拉速度可以控制倾斜枝晶的生长角度,随着冷却速率的增加,枝晶的生长会偏离择优取角向温度梯度方向偏转,反之主晶间距和抽拉速度增大,枝晶的生长角度逐渐从温度梯度方向朝着晶体择优方向偏转.此外,自适应有限元法相较于均匀网格法在CPU的运行时间上降低了一个数量级,并且随着计算域的增大,自适应有限元法的计算效率越高.     

AZ31B合金的铸轧组织

利用金相及扫描电镜对AZ31B 合金热模拟和铸轧样组织结构进行研究.研究结果表明在不同应变量下,热模拟样品的晶粒粒度均随应变速率的增加而减小,而当其他条件相同时,变形量越大晶粒粒度越小,冷却强度降低,合金呈典型铸态组织;利用铸轧技术生产的AZ31B 合金,当应变速率一定时,随着初始铸轧温度的降低,铸轧态板材的树枝晶粒度逐渐减小;而在初始铸轧温度一定时,随着应变速率的增大,铸轧态合金板材的树枝晶粒度也逐渐减小;而随着应变速率的提高,树枝晶沿轧向呈流线状排列的趋势增强;在AZ31B 合金铸轧过程中,轧制力不能太大,否则容易引起热裂.     

液相线铸造铝合金2618显微组织

采用液相线铸造法即在液相线温度铸造变形铝合金２６１８获得了金属半固态加工要求的细小、等轴的“非枝晶”组织,同时考察了铸造温度、冷却速度及再加热温度和时间对该组织的影响·结果表明,在一定冷却速度条件下在液相线温度铸造能获得适合于半固态加工的细小球形晶粒,并且该组织在再加热回半固态仍能保持稳定·     

Microstructure and mechanical properties of BFe10 cupronickel alloy tubes fabricated by a horizontal continuous casting with heating-cooling combined mold technology

A new horizontal continuous casting method with heating-cooling combined mold (HCCM) technology was explored for fabricating high-quality thin-wall cupronickel alloy tubes used for heat exchange pipes. The microstructure and mechanical properties of BFe10 cupronickel alloy tubes fabricated by HCCM and traditional continuous casting (cooling mold casting) were comparatively investigated. The results show that the tube fabricated by HCCM has smooth internal and external surfaces without any defects, and its internal and external surface roughnesses are 0.64 μm and 0.85 μm, respectively. The tube could be used for subsequent cold processing without other treatments such as surface planning, milling and acid-washing. This indicates that HCCM can effectively reduce the process flow and improve the production efficiency of a BFe10 cupronickel alloy tube. The tube has columnar grains along its axial direction with a major casting texture of {012} <621>. Compared with cooling mold casting (δ=36.5%), HCCM can improve elongation (δ=46.3%) by 10% with a slight loss of strength, which indicates that HCCM remarkably improves the cold extension performance of a BFe10 cupronickel alloy tube.     

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·     

双辊薄带连铸低碳微合金钢的铸态组织

采用双辊薄带连铸技术制备了低碳微合金钢薄带，利用OM，SEM和TEM对铸态凝固组织、室温组织、析出及位错进行观察和分析.结果表明:低碳微合金钢铸带的凝固组织中二次枝晶间距约为12~15μm，相对于传统厚板坯和薄板坯连铸，铸带组织得到了明显细化.铸带的原奥氏体晶粒尺寸比较粗大，约为250~410μm，其组织由魏氏铁素体、珠光体和不规则铁素体组成.铸带组织中存在纳米级TiC析出和短棒状的渗碳体.TiC析出没有被薄带连铸的凝固过程及二次冷却过程明显抑制.铸带组织由于铸轧力及二次冷却速率不均匀导致大量位错的产生.     

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·     

连铸小方坯的组织与性能研究

The hot cracking of the continuous casting bullit is connected with its macrostructure and mechanical property burnt. The macrostructure and the mechanical property of 0. 13 wt- %C continuous casting bullit was investigated. The results are as follows: 1) the classical representation of the casting bullit shows three distinct zones, a peripherial region of small equiaxed grains, a columnar zone, and a central equiaxed zone. The rapid increase of the under cooling layer thickness is the criterion of the transformation from the columnar zone to central equiaxed zone; 2) The hardness decreases with the reducing of the solidification speed; 3) The tensile strength decreases gradually from the peripherial equiaxed maximum principal strain zone to central equiaxed zone ,and increases with the drop of the temperature.     

三相非平衡线性电磁搅拌改善铸坯凝固组织的分析

采用三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验,并对电磁搅拌过程中钢液内的电磁力各分量的瞬时值进行了理论分析·结果表明,当采用将电磁搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,在钢液内所产生的电磁力是脉动的,其大小呈周期性变化,尤其是垂直于磁场运动方向上的电磁力,其脉动的幅度很大·由此认为,当采用将搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,所产生的垂直于磁场运动方向上的脉动电磁力是提高等轴晶比率,改善铸坯凝固组织的一个重要原因     

双辊薄带凝固组织中晶粒三维尺寸的表征

双辊薄带凝固组织中柱状晶粒和等轴晶粒的尺寸大小对薄带的性能和行为有非常重要的影响,在薄带铸造过程中由于晶粒的生长具有三维特征,采用传统表征方法无法实现对薄带凝固组织中晶粒三维尺寸大小的表征,本文运用定量金相和概率论知识,在对晶粒形状作出合理假设的基础上,建立了双辊薄带凝固组织中柱状晶粒和等轴晶粒三维尺寸的表征表达式,实现了柱状晶粒等轴晶粒三维生长特征的定量描述。     

薄带连铸取向硅钢的热轧孪生行为

薄带连铸流程下取向硅钢粗大λ晶粒(〈100〉//ND,normal direction)的“遗传”会导致磁性能恶化.为解决这一问题,针对取向硅钢的热轧孪生行为开展研究,结果表明:凝固组织粗大的取向硅钢在650℃热轧时可产生大量112〈111〉形变孪晶,这与具有高层错能的硅钢在较高温度下难以孪生变形的传统认知不同.热轧过程中复杂的应力状态降低了变形孪晶的取向依赖性,由于具有更高的储存能,孪晶界/孪晶界及孪晶界/晶界交叉点成为再结晶形核的优先位置,大大提高了常化过程中的再结晶率,受沿孪晶界应变分布及孪晶间距离的限制,沿孪晶界形核的再结晶晶粒通常呈“饼状”,最终形成以细小且取向漫散的再结晶晶粒为主的常化组织,消除了初始凝固组织中有害的粗大λ晶粒.     

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.