超声外场对SiC_p/7085复合材料颗粒分布与硬度的影响

采用半固态机械搅拌与超声施振的方法制备SiC_p/7085复合材料,研究超声施振时间与超声功率对复合材料颗粒分布与布氏硬度的影响。研究结果表明:机械搅拌可实现Si C颗粒与基体的初步混合,但在搅拌过程中易形成颗粒团聚、气体夹杂等缺陷;超声施振后能够有效打散微观颗粒团聚,减少气孔夹杂等缺陷;在本实验条件下,最优超声作用时间为10 min,功率为1 k W;复合材料的布氏硬度变化规律与显微组织呈现一致性,在超声时长为10 min、功率为1 k W工况下,其硬度达到最大值131.7 N/mm2,较未施加超声时增加25.7%。     

超薄铝带坯快速连续铸轧浇嘴内腔结构的水模拟研究

为了能研制新型超薄快速连续轧机的浇嘴系统，分析其内部铝液的液动状况，建立其流动的数学模型，对现有浇嘴系统提出改造方案，根据国内某厂的资料和参数，设计并制造了浇嘴系统模型，通过在模型腔内适当设置纵向和横向阻流坝的水模拟研究，优化了浇嘴内部的结构，为铝液流动数学模型的建立提供了数据，并提出了改造方案．     

快速铸轧条件下轧制压力的建模与仿真

通过建立轧制压力模型,对常规铸轧进行了仿真计算,计算结果与实测数据相符合,从而验证了模型的合理性,在此基础上,对快速铸轧进行了虚拟仿真研究,研究结果表明：不增强铸轧辊内、外冷却能力,单纯减薄铸轧板坯即可提高铸轧速度;随着铸轧速度降低与铸轧区增大以及铸轧坯厚度减薄,轧制压力峰值增大;随着铸轧辊径增大,轧制压力提高,因此铸轧机力能设计参数也要相应增大。     

高钒耐磨合金在不同冷却方式下的高温氧化行为

研究了950℃高温下高钒耐磨合金的高温氧化行为,并研究了在随炉冷却和空冷两种不同冷却方式下的氧化增重与开裂行为.结果表明:氧化初期材料表面发生"暂态氧化",所有元素均参与氧化反应,随后在炉冷时氧化增重比空冷时的氧化增重要大的多,当氧化8 h后单位面积氧化增重分别为82.7 mg·cm-2与39.1 mg·cm-2,炉冷与空冷氧化增质量相差一倍多.虽然在基体/氧化层界面形成了能起到一定保护作用的50～200 nm厚Cr2 O3致密氧化层,但同时也存在疏松氧化层;而炉冷时样品以生长应力为主,氧化层发生"翘曲"现象,但较少引起氧化层脱落.然而空冷时冷却速度较大,氧化层内易产生较大热应力,致使氧化层较易开裂或者脱落.     

航空航天用高性能轻合金大型复杂结构件制造基础研究进展

轻合金是现代航空航天装备突破本体结构承载能力极限的首选材料,高性能轻合金大型整体结构件的制造能力决定了我国航空航天装备的功能水平与竞争力。制造技术水平的提升依赖于基础研究的重大突破,以中南大学领衔的973计划项目,对大规格高性能轻合金结构件的坯料铸造、锭坯锻造、蠕变成形、近净成形、固态焊接、铣削加工6大工艺中所涉及的3个关键科学问题开展了深入研究,取得了若干重要进展。本文就该项目研究的概况、研究进展、实施效果进行回顾与论述,并对后续研究提出展望。     

Fe对2219铝合金锻件组织与性能的影响

采用超声半连续铸造方法制备了3种不同杂质Fe质量分数的2219铝合金铸锭,并结合OM、SEM、力学拉伸实验、电化学实验等分析测试方法,研究了Fe质量分数对2219铝合金组织和性能的影响.结果表明,当Fe元素超过一定质量分数后,有Al_7Cu_2(FeMn)相析出,且残余结晶相体积分数增加,导致合金强塑性与耐腐蚀性能下降. 2219铝合金的室温断裂行为主要由Al_7Cu_2(FeMn)相的脆断、Al_2Cu相在锻造过程中所形成的裂纹源扩展方向及粗大结晶相与基体界面结合强度低三方面因素综合影响.     

超声对7050铝合金显微组织及溶质固溶度的影响

在铝合金半连续铸造过程中,分别采用不施加外场与施加超声外场2种方案制备7050铝合金扁锭,采用Leica台式金相显微镜观察2种铸锭的显微组织,利用电子探针分析仪(EPMA)测定试样晶粒内主要合金元素Zn,Mg和Cu的含量,并对试样做线扫描分析。研究结果表明:施加超声外场铸锭的凝固组织与未施加超声外场铸锭的相比明显细化,铸锭中形成大量细小、均匀的等轴晶组织,溶质元素在晶内的固溶度增大;Zn,Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高17.468%,49.549%和21.849%。     

超声波对AlTiC细化剂的活化机理研究

采用AlTiC作为7050铝合金的细化剂,并在铸造中引入高频超声波,通过比较不同试样表面微观组织的晶粒尺寸以及试样中Ti和C元素的分布等特征,研究超声波对AlTiC细化剂细晶效果的影响及其作用机理.研究结果表明:施加高频超声波能够加速TiAl3相的溶解,提高TiC粒子团与铝溶液的润湿性;粗大晶粒的内部存在一个或多个Ti原子偏聚区;而细小晶粒中Ti原子的偏聚则集中在晶界上,其晶内保持着一个相对较低的质量分数;施加高频超声波能够抑制TiC粒子团间的融合,减小Ti原子偏聚区的面积以及质量分数,进而提高TiC粒子团的形核能力,使所得的金属凝固组织更为细小、均匀.     

具有周期性旋转边界的连续铸轧热传递系数计算方法

将连续铸轧过程中铸轧坯与铸轧辊内冷水之间的的传热问题简化成大平板传热问题．根据铸轧辊周期性旋转的特点，对大平板热传递系数计算公式进行了修正，导出了修正系数的计算公式，从而得到一种用简单计算方法计算铸轧坯与铸轧辊内冷水间的的热传递系数及各传热环节热阻的简便途径．     

超声波熔体处理过程中的声流现象

应用CFD软件Fluent对坩埚中进行超声处理的铝合金熔体流场进行模拟计算. 计算结果表明,在由于黏滞衰减产生声压梯度而形成的超声辐射力的作用下,工具杆端面下液相区域内的熔体形成大规模的Eckart声流现象,熔体的最大轴向速度幅值出现在工具杆端面中心轴线下液相区域的中心点附近,其值并不随着驱动力值的增大呈线性增大. 铸造实验结果表明,声流作用使铸锭在工具杆端面至铸锭壁面之间形成一条作用区域分界线,分界线两端凝固组织呈现完全不同的样貌,工具杆端面下一侧组织在空化和声流的双重作用下得到细化,呈等轴晶状,而上端组织则呈枝状晶形态.