Nd-Fe-B 包晶合金的定向凝固组织及相选择

对 Nd11.76Fe82.3B5.88包晶成分和 Nd13.5Fe79.75B6.75过包晶成分合金进行了高梯度定向凝固和激光快速定向凝固实验,研究了 Nd-Fe-B 合金组织形成及相选择与凝固参量(温度梯度 G,生长速度 V,合金成分 C0)之间的对应关系.针对包晶相为无固溶度的化学计量比结构的 Nd-Fe-B 合金体系,讨论计算了合金定向凝固过程γ-Fe及包晶T1相的界面温度随生长速率的变化,获得了 Nd-Fe-B 合金定向凝固相/组织选择图,确定了合金凝固中各相及生长形态转化的条件.Bridgman定向凝固实验中,随着抽拉速率的增加,T1相由平面/小平面向枝晶形貌转变;Nd13.5Fe79.75B6 75合金的激光实验中,凝固速率由4.4～5.0 mm/s时,领先析出的组织由γ-Fe 枝晶转变为 T1 相枝晶.实验结果与理论计算给出的相/组织选择图吻合较好.     

定向凝固包晶合金相和微观组织选择研究进展

综述了定向凝固包晶合金相和微观组织选择的理论模型和实验研究进展,分析相和微观组织的选择规律,同时讨论了对流对凝固微观组织的影响。依据国内外对包晶合金凝固的研究现状,提出进一步研究的方向。     

Cu-70%Sn 合金定向凝固中包晶相的生长

利用定向凝固方法,对 Cu-70%Sn 合金中包晶η相的生长行为进行了研究.结果表明,包晶η相生长的主要机制为包晶转变,而非包晶反应.在定向凝固中停止抽拉不同时间,发现不同的凝固温度及时间对相尺度及含量有较大影响,其中停止抽拉1 h的定向凝固组织中包晶η相的厚度△x与凝固温度T的关系满足In△x=6.5-1673/T;而包晶η相的厚度与时间的平方根呈线性关系,并随凝固温度的升高,合金扩散系数增大,包晶η相的厚度与时间的平方根关系发生偏离.     

Cu-70％Sn合金定向凝固中包晶相的生长

利用定向凝固方法,对Cu-70%Sn合金中包晶η相的生长行为进行了研究.结果表明,包晶η相生长的主要机制为包晶转变,而非包晶反应.在定向凝固中停止抽拉不同时间,发现不同的凝固温度及时间对相尺度及含量有较大影响,其中停止抽拉1h的定向凝固组织中包晶η相的厚度?x与凝固温度T的关系满足:ln?x=6.5?1673/T;而包晶η相的厚度与时间的平方根呈线性关系,并随凝固温度的升高,合金扩散系数增大,包晶η相的厚度与时间的平方根关系发生偏离.     

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.     

脉冲电流频率对Al-Cu合金定向凝固组织演变的影响

采用自行设计的定向凝固装置进行Al-Cu合金定向凝固行为研究,研究Al-5%Cu合金在脉冲电流作用下微观组织的演变特征.结果发现:脉冲电流的导入明显改变了定向凝固的Al-Cu合金凝固组织形态,不同频率的脉冲电流具有不同的影响效果,在100Hz的小频率电流作用下,合金的定向凝固特征加强,枝晶结构不明显,但定向凝固形成的柱状晶半径加大,随着电流频率增大到200Hz,二次枝晶结构开始显现,组织呈现树枝状结构特征,当300Hz电流频率时,组织结构呈现排列整齐的的骨架结构,随着电流频率继续增加到400Hz时,组织变为细小的树枝状结构特征,组织整体比较细小,而且分布较均匀,在500Hz高频率电流作用下,组织又显得粗大,呈现向等轴晶转化趋势.     

快速传热传质对Fe-Cu包晶合金凝固过程的作用机制

通过求解急冷熔体中的速度场和温度场, 分析了快速凝固过程中Fe-Cu包晶合金熔体的黏性流动及其组织形成规律, 并对理论结果进行了实验验证. 发现合金熔体在急冷快速凝固过程中, 沿液池的高度方向存在着较大的温度梯度, 而在与辊面相切的水平方向上液池温度变化不甚显著. 熔体自喷嘴喷出后, 在高度约180 μm处迅速改变流速的大小和方向: 水平流速迅速增大, 而高度方向的流速则急剧减小. 液池底部存在高度为160~240 μm的动量边界层和厚度为160~300 μm的热边界层, 边界层中的雷诺数Re在870~1070范围. 随着Re数的增大, 冷却速率呈线性增大, 热边界层厚度单调增加, 动量边界层厚度则呈现出非线性变化趋势. 当Re<1024时, 动量传输作用较强, 急冷液相的黏性流动比较显著, 分离液相易于形成纤维状凝固组织; 而当Re>1024时, 热量传输作用显著增强, 液相流动受到抑制, 容易获得均匀细小的等轴晶组织.     

非平衡凝固 Fe-Ni 包晶合金的δ/γ相变

以包晶点合金 Fe-4.33%Ni(原子分数)为研究对象,详细描述了不同熔体初始过冷度(△T)下合金的快速凝固过程以及凝固组织的δ/γ相变过程.以此为基础,结合相变动力学TTT(temperature-time-transformation)曲线,系统探讨了△T同过冷 Fe-Ni 包晶合金凝固组织中δ/γ相变间的物理联系.结果表明,初始过冷度的变化不仅会使δ/γ相变的路径发生变化,而且会使不同相变机制控制下的δ/γ相变的体积分数发生变化.     

非平衡凝固Fe-Ni包晶合金的δ／γ相变

以包晶点合金Fe-4.33%Ni(原子分数)为研究对象,详细描述了不同熔体初始过冷度(?T)下合金的快速凝固过程以及凝固组织的δ/γ相变过程.以此为基础,结合相变动力学TTT(temperature-time-transformation)曲线,系统探讨了?T同过冷Fe-Ni包晶合金凝固组织中δ/γ相变间的物理联系.结果表明,初始过冷度的变化不仅会使δ/γ相变的路径发生变化,而且会使不同相变机制控制下的δ/γ相变的体积分数发生变化.     

相场法模拟定向凝固微观组织演化研究进展

定向凝固是一种新型的铸造成型技术,能够很好地呈现出凝固过程中界面形态的演化过程,而相场法在如今微观组织数值模拟领域中是最具有优势的一种研究方法.介绍了相场法数值模拟的基本原理,阐述了国内外学者对二元或多元合金在受流场、溶质间相互作用和各向异性、过冷等因素条件影响下自由枝晶和小晶面枝晶的相场法模拟的研究进展,说明了采用相场法耦合溶质场和计算相图等方法在其他微观组织中的应用,并且指出了相场法在模拟定向凝固微观组织领域中所存在的不足之处以及未来的发展趋势.     

Ni-Cu合金定向凝固海藻状生长形态的相场法模拟

利用微观组织相场法数值模拟技术,对Ni-Cu二元合金在温度梯度G=20K/cm条件下定向凝固的界面形态演化过程进行模拟仿真.基于均匀网格的有限差分法,采用C语言编制定向凝固晶体生长的相场法数值模拟程序,研究计算参数对凝固组织的影响,探讨定向凝固过程晶体的生长机制.研究结果表明:低的温度梯度条件下,初始平界面一旦失稳,快速形成胞状组织,在随后的演化过程中,侧向分支大量繁殖、尖端分裂,形成海藻状生长形态.因此,低温度梯度下二元合金定向凝固界面形态的转化形式为:平面状向胞状转变,最后转变为海藻状.     

连续定向凝固过程铜铬合金的组织与缺陷

研究了铜铬合金的连续定向凝固的工艺条件及相互之间的匹配关系,以及铜铬合金的显微组织及其表面缺陷形成的成因,结果表明,结晶器高度１０－２５ｍｍ,冷却距离２５ｍｍ,合金温度１２１０－１２８０℃,牵引速度０．２－１．０ｍｍ／ｓ,冷却水量７２０Ｌ／ｈ时,可制得Ｃｕ－０．６％Ｃｒ合金材料。     

过共晶Fe-C-Cr合金定向凝固组织的定量化

过共晶Fe-3.12%C-35.9%Cr及Fe-2.80%C-33.1%Cr合金在定向凝固时,初晶碳化物(Fe、Cr)_7C_3以六角形棒状析出。随着凝固速度(R)的增加,初晶的间距(λ)变小,并服从下式:λ=BR~(-0.234)同时,初晶碳化物的平均直径(d)及体积分数(V_f)也是随凝固速度的增加而减少,有如下的关系:■=AR~(-0.234)V_f=CR~(-0.394)在本实验中,含碳量高者,初晶的■、λ、V_f,均增大。初晶碳化物的侧向生长速度为:R_r=A(?)2(?)G/△T R~(0.569)当凝固速度降低或含碳量减少,初晶碳化物将从实心六角形棒变成中空的六角形棒。本文并对初晶生长的过冷度作了推导,得出了下面的公式:△θ=(ABm(K-1)C_0G)/(D⊿T) R~(0.335)     

过冷熔体的定向凝固

提出了过冷单相合金的定向凝固问题,与常规定向凝固不同,这种定向凝固是在界面前负的温度梯度之下进行的,其进行的必要条件是热扩散作用在枝晶生长过程中处于主导地位,以Ｃｕ－３０％Ｎｉ的合金进行实验,在１０５～１５５Ｋ的过冷度范围内获得了定向凝固组织,实验结果同时表明,该定向凝固的最终组织为单晶体。     

电流改变定向凝固单相合金枝晶间距机理

基于Ｍ－Ｓ理论的基本思路建立了电流作用下的凝固界面形态稳定性动力学微分方程式,并讨论了电流强度对稳定性及凝固过程达到稳定状态时所对应的扰动频率的影响。在此基础上讨论了电液改变定向凝固单相合金枝晶间距的机理。     

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...     

扰动对单相合金定向凝固固液界面生长形态的影响

研究了扰动对单相合金在定向凝固过程中平面晶和胞晶固液界面生长形态的影响规律，给出了单相合金由平面晶向胞晶转变的临界条件及胞晶稳定生长的条件，首次用非线性理论中的线性稳定性理论，证明了单相合金在定向凝固过程中，固液界面由平面晶向胞晶转变和胞晶生长的分太 亚临界分叉；利用有机物模拟合金ＢｒＣ４在固液界面的面前沿有扰动的情况下进行实验，研究了固液界面前沿扰动对固液界面平胞转变和胞晶生长的分叉机制的影响规     

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...     

定向凝固技术制取高温合金单晶铸件的思考

回顾了单晶高温合金的发展历史，结合晶体学知识系统总结与分析了制取高温合金单晶的两种定向凝固技术的原理与晶体竞争生长机制．对两种方法现有工艺的优缺点进行了深入思考与比较，提出了两种制取任何所希望取向理想单晶的新方法，旨在为完善单晶高温合金的制取工艺提供新思路．