耦合相图计算的凝固过程显微偏析形成数值模拟

建立了耦合热力学相图计算的显微偏析宏、微观模型并论述了其主要数值方法,以水冷铜型内冷却的Al-4.5%Cu合金铸锭为例仿真了其凝固过程中显微偏析的形成,并与试验结果进行了对照,获得了与试验结果吻合较好的模拟结果,验证了模型和算法的正确性.     

Effect of carbon addition on microstructure and mechanical properties of a typical hard-to-deform Ni-base superalloy

In this paper, the as-cast microstructure, microsegregation, and mechanical properties of GH4151 superalloys with a carbon addition were studied by scanner electron microscopy(SEM), transmission electron microscope(TEM), electron probe microanalysis(EPMA), differential thermal analyzer(DSC), and electron backscattered diffraction(EBSD). The results show that the solid solution effect of carbon in alloys is limited, the addition of C from 0.01 to 0.08 wt% significantly refines the secondary dendr...     

连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理

针对板坯连铸过程中间裂纹严重的问题,对中间裂纹的形貌、元素偏析等情况进行分析.通过建立有限元模型,对不同压下位置和不同压下量凝固前沿的受力情况进行计算并与临界应力值进行对比.结果表明：C、P、S等元素在晶界处富集只是促使中间裂纹开裂的内因,真正造成铸坯开裂的原因是凝固前沿所承受的拉应力.铸坯通过矫直段时,多处位置的凝固前沿所承受的拉应力超过钢的临界值,导致凝固前沿容易开裂延伸,形成中间裂纹;而弧形段和水平段处凝固前沿所承受的拉应力不超过钢的临界值,无裂纹产生.统计现场大量轻压下的实验结果显示：轻压下避开矫直区进行时,中间裂纹的发生率降低约41.3%.     

低碳含硼钢中BN的析出行为

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明：由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小.     

二元合金凝固微观模型的研究现状

基于对二元合金凝固过程宏观传输耦合数学模型中非平衡凝固路径和局部液相溶质浓度的确定,详细讨论了两种不同类型的微观凝固数学模型,即凝固动力学模型和凝固微观偏析模型,对其中的确定性凝固动力学模型和微观偏析半解析模型的研究现状分别进行了回顾,分别讨论了凝固动力学模型和微观偏析模型的主要影响因素,即过冷度和形核率以及固相反向扩散和枝晶结构粗化,对凝固微观模型在合金凝固过程耦合数值模拟中的应用价值及其未来的研究方向进行了阐述.     

球铁枝晶中硅锰元素偏析行为的研究

采用着色腐蚀法，借助电子探针定量分析了Ｓｉ、Ｍｎ元素在球铁枝晶中的分布特征及其偏析行为，以及碳当量、壁厚对Ｓｉ、Ｍｎ元素偏析行为的影响。结果表明：Ｓｉ在枝晶中的偏析系数ＫＳｉＳ和分配系数ＫＳｉ均大于１，而Ｍｎ的偏析系数ＫＭｎＳ和分配系数ＫＭｎ均小于１；Ｓｉ在奥氏体枝晶晶粒内分布具有一定的空间几何对称性，沿径向呈阶梯形分布特点；在Ｓｉ平均含量不变和试样壁厚相同的情况下，随着碳当量的增大，Ｓｉ、Ｍｎ元素在枝晶中的分配系数基本保持不变。     

VAR熔炼TiAl铸锭的成分分布及显微偏析

 采用XRD、SEM和化学成分分析等方法,分析了VAR二次熔炼获得的Ti-46Al-2Cr-2Nb铸锭的成分分布、微观组织及显微偏析,研究了其形成的规律。结果表明,沿铸锭径向,Al元素在R/2处质量分数最高,边缘及中心质量分数较低,Cr元素由边缘向中心质量分数逐渐增多,Nb元素从铸锭边缘到中心质量分数逐渐减少;沿铸锭轴向,Al元素自底部到顶部质量分数逐渐降低,Cr元素分布遵循正偏析元素规律,Nb元素偏析规律与Al元素相似。铸锭大部分区域为由α₂+γ片层团及晶界处少量等轴状γ相组成的近全片层组织,在铸锭中心偏上的区域存在由(α₂+γ)片层团组成的全片层结构。铸锭中显微偏析主要存在于片层团交界处,其中Cr元素的显微偏析比较严重。