大型船用螺旋桨的凝固控制

在大量测温及对螺旋桨铸件本体解剖的基础上，发现黄铜大型螺旋桨铸件的内 部，常有铁元素偏析、桨叶晶粒组织不良以及缩松等缺陷。为了提高大桨铸造质量， 建议使用冷铁或激冷材料，控制铸件的凝固过程。为此，专门浇注了一个试验桨，在 桨叶上不加冷铁、单面加冷铁和两面加冷铁。对桨叶断面上成分偏析和晶粒组织的各 种情况进行了研究。并且，通过数字模拟铸件凝固过程的电子计算机方法、合理的配 置冷铁，控制螺旋桨的凝固方向。 研究表明： １．采用冷铁可以有效的控制黄铜大型螺旋桨的晶粒组织及部分铁元素形成的宏 观偏析。 ２．现行大桨的铸造工艺常常难以消除热节处的缩松、缩孔，因而，应当采取措 施如使用冷铁或其他激冷材料，控制大型螺旋桨铸件的凝固顺序。 ３．大型螺旋桨可通过数字模拟铸件凝固过程的电子计算机方法，合理地设计冷 铁的数量和位置，以控制其凝固过程．     

糊状区内浮力驱动对流与流道形成机构的研究

对定向凝固铸锭糊状区内对流及斑点偏析形成机理进行实验研究。使用立体显微镜、深孔光纤投影仪及宏观分析方法对盐系和铅锡系内对流流道进行了观察、摄影与摄像。研究表明，（１）局部流道起源于凝固前沿区，形成时突然喷出，在２０～３０s内即发展成环形峰出口；（２）形成流道的重要条件是糊状区与液相区内部温差较小，糊状区高度较稳定，在模拟铸锭内已通过控制这些参数消除了局部流道。     

轴对称凝固锭中通道偏析的形成与防止

用　Ｐｂ－５％Ｓｎ合金在垂直轴对称凝固的　φ７０　ｍｍ×１２０ｍｍ圆柱锭上模　　拟了大型钢锭中Ａ偏析的形成，研究了Ａ偏析形成的临界导热条件。采用倾　　角低速旋转法对轴对称凝固条件下通道偏析的防止作了初步尝试。结果表　　明：通道偏析的形成条件是径向温度梯度大于７．５×１０－２°Ｃ／ｍｍ；凝固速度　　小于临界凝固速度，临界凝固速度随着温度梯度的降低而降低。倾角低速旋　　转可以有效地防止通道偏析的形成。当铸锭沿轴线倾斜２２°时，相对于绕垂直　　轴旋转，防止偏析所需的转速可降低８０％．     

大型铸件凝固进程的数字模拟

本文介绍用有限差分法数字模拟大型铸件凝固进程的方法和编制通用源程序的特点。提出了计算铸件同铸型、铸型同外界的热交换和共晶合金及具有凝固温度范围的合金计算凝固率的数学模型。凝固潜热依照随时间变化的凝固率计算．型料的热性能处理为温度的函数。编制的源程序可以模拟计算可化为二维问题的各种形状的铸件及各部位同时存在不同型料的铸型．文中还对两种大型螺旋桨的模型（普通冒口和保温冒口）做模拟计算，并与实测结果进行了比较．     

铜合金大型铸件金属渗透铸型(芯)现象的研究

本文根据大型铸件凝固过程金属与铸型相互作用的原理，设计了金属渗透砂型 （芯）的小型模拟实验装置。通过该装置研究了铜合金大型铸件的各种工艺因素对金 属渗透的影响。并对金属渗透砂型（芯）的机理进行了探讨．     

黄铜渗铝的研究

采用粉末渗镀法，研究了黄铜渗铝工艺。获得有效渗铝的工艺条件是：渗镀温度６００℃，渗镀时间３ｈ，渗剂组成是Ａｌ粉４０％、ＮＨ４Ｃｌ２％和Ａｌ２Ｏ３粉５８％。渗铝后的黄铜耐蚀性提高１．８倍，硬度增加２５．６％，渗层厚度为５０μｍ。通过Ｘ射线衍射分析等得出，黄铜渗铝层的结构由表面至基体是Ｃｕ（０．６１０８）Ａｌ（０．３８９２）→γ２－Ｃｕ９Ａｌ４→α－ＣｕＺｎ（含Ａｌ）→α－ＣｕＺｎ。     

垂直连铸凝固过程的数值模拟研究

采用基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论的液相-柱状晶-等轴晶三相凝固模型，对立式连铸工艺中结晶器内的凝固过程进行了研究.对比焓-多孔介质凝固模型，除热溶质浮升力导致的熔体流动，该三相凝固模型还考虑了柱状晶组织的生长、等轴晶组织的形成和演变以及游离等轴晶粒的沉浮，揭示了等轴晶沉降漂移作用对宏观溶质传输及凝固组织分布的影响.模拟结果显示铸坯中心处由等轴晶粒沉积形成的富等轴晶区存在溶质负偏析，紧邻该负偏析区域存在带状偏析区域.随着钢液过热度增加，等轴晶分布减少，中心处宏观偏析加重.     

电磁场作用下钢基自生复合材料C、Mn元素偏析及凝固组织

研究了电磁场对团球γ (Fe，Mn)3C共晶体增强奥氏体钢基自生复合材料(EAMC)中C、Mn元素的偏析及凝固组织的作用．结果表明，电磁场促进C、Mn元素的偏析；电磁场作用后，EAMC组织中的团球共晶体体积分数增加，在奥氏体基体中呈弥散分布；另外，在基体内出现内生的奥氏体晶粒，这是由于电磁搅拌作用下，初生奥氏体晶粒在发展过程中分枝断裂所致．运用电磁场理论与非平衡凝固理论分析了电磁场对EAMC组织影响的机制：电磁场作用的热与搅拌效应可以减小溶质的有效分凝系数keff,为初生奥氏体(γ-Fe)枝晶的充分分枝提供了时空条件以及热力学与动力学条件，有利于团球共晶体的生成与体积分数的增加．     

P_2O_8~（4－）离子阳极形成动力学与机理以及添加剂的影响

本文用分极化曲线法研究了Ｐｔ电极上ＨＰＯ阳极氧化为Ｐ２Ｏ的动力学与机理．由分解得到的Ｏ２和Ｐ２Ｏ的极化曲线的Ｔａｆｅｌ斜率，低极化区两者均为２．３０３ＴＲ／βＦ；而高极化区两者分别为２．３０３ＲＴ／２βＦ和２．３０３ＲＴ／βＦ（其中β≈０．５）．两者的动力学方程分别为：低极化区：高极化区：此外，还研究了Ｆ－、Ｃｌ－、ＳＣＮ－和（ＮＨ２）２ＣＳ等添加剂对上述两过程分别的影响．发现Ｆ－离子在低极化区对两者均有加速作用，但对ｉ（Ｏ２）的加速作用要大于对ｉ（Ｐ２Ｏ）的加速作用，故使电流效率降低；在高极化区，Ｆ－离子对两者均有阻滞作用，当［Ｆ－］＜２ｍｏｌ／Ｌ时，由于对ｉ（Ｏ２）的阻滞作用要大于对ｉ（Ｐ２Ｏ）的阻滞作用，故使电流效率提高．     

18Cr2Ni4WA钢的组织特征尺寸与其疲劳极限

研究了１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢的奥氏体实际是精度和马氏体束径对其疲劳极限的影响．结果表明，这种钢的疲劳极限σｗ与其原奥氏体晶粒度或马氏体板条束径尺寸ｄ的关系为σｗ＝Ｃ＋ｋｄ（－１／２）（Ｃ，ｋ均为常数）；马氏体束径ｄＭ和原奥氏体晶粒度ｄＡ之间的关系为ｄＭ（－１／２）＝Ｃ＋ｄＡ（－１／２）．通过测量钢的组织特征尺寸估算其疲劳性能．     

黄铜渗铝的研究

采用粉末渗镀法，研究了黄铜渗铝工艺。获得有效渗铝的工艺条件是：渗镀温度６００℃，渗镀时间３ｈ，渗剂组成是Ａｌ粉４０％、ＮＨ４Ｃｌ２％和Ａｌ２Ｏ３粉５８％。渗铝后的黄铜耐蚀性提高１．８倍，硬度增加２５．６％，渗层厚度为５０μｍ。通过Ｘ射线衍射分析等得出，黄铜渗铝层的结构由表面至基体是Ｃｕ０．６１０８Ａｌ→γ２－Ｃｕ９Ａｌ４→α－ＣｕＺｎ（含Ａｌ）→α－ＣｕＺｎ。     

新型线性热敏陶瓷复合材料的设计与实现

通过对Ｂａ（Ｓｎ，Ｓｂ）Ｏ３和Ｂｉ２Ｏ３化合物的复合，设计并得到了晶界偏析型复合陶瓷结构．由于复合材料的晶粒具有极小的Ｂ值而晶界势垒也极小，使得该复合材料的电阻－温度特性呈现出良好的线性特征．通过调节Ｂｉ２Ｏ３的含量，可以方便地调节复合材料的室温电阻率．     

大型螺旋桨的凝固过程及其缺陷形成机理的研究

本文提出采用测定温度场、水力模型模拟充填过程及研究合金热裂倾向等方法研究大型铸件凝困过程及其缺陷形成机理。实验室试验指出夹渣缺陷将使高强度铜合金大型螺旋桨产生裂纹缺陷，提出了改善铸件质量的方向，进行了部分生产试验，取得了初步成果。     

Sol－Gel法制备ZrO_2超微粉末的反应机理研究

以自制Ｚｒ（ＯＣ３Ｈ７）４和Ｙ（ＣＨ３ＣＯＯ）３为原料，应用溶胶－凝胶法（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）制备了ＹＳＺ（ＺｒＯ２－９ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）凝胶和超细粉末．研究了Ｓｏｌ－Ｇｅｌ形成机理以及ｐＨ值对胶凝时间和凝胶结构的影响．通过ＴＧ－ＤＴＡ、ＸＲＤ等分析手段，研究了从干凝胶到ＹＳＺ超细粉末过程中的反应机理．实验证明：反应可分为３个阶段，钇稳定立方相ＺｒＯ２的合成温度在４７０℃左右     

振动对ZL205A合金偏析组织及硬度的影响

为了解决ZL205A合金铸件产生偏析缺陷等问题，进一步明确振动对偏析组织及硬度的影响规律，采用电磁式振动台作为振动源，探究了振动频率、振幅、振动时间对合金偏析组织占比及硬度的影响情况。结果表明，振动频率在25~55 Hz内变化时，随着振动频率的增加，偏析组织占比呈现先减小、后增加的趋势，硬度呈现先增大、后减小的趋势；振幅由1 mm增加到4 mm的过程中，偏析组织占比逐渐减少并趋于稳定，硬度呈现先减小、后增大的趋势；振动时间由30 s增加至75 s时，偏析组织占比呈现增加趋势并最终趋于稳定，硬度呈现先减小、后增大的趋势。振动频率对合金偏析组织和硬度的影响最为显著，振动时间和振幅的影响次之，此外，偏析组织的析出也会影响合金硬度。研究结果为明确ZL205A合金在振动条件下凝固组织的变化规律、提高铸件质量提供了理论参考。     

铸件变形的实验研究

通过测量Ａｌ－Ｃｕ４．５％合金Ｔ形杆件的冷却曲线，变形曲线及挠度曲线，研究了铸件变形的产生过程及各种影响因素与铸件变形的关系。结果表明：Ｔ形杆件变形起始于杆件完全凝固之前，主要发生在高温冷却阶段；Ｔ形杆件的变形挠度曲线方程为ｙ＝ａｘ＾２，方程中系数ａ随杆件截面比增大而增大，但随杆件长度改变而变化很小。     

液排渣粉煤燃烧器空气动力特性的试验

对液排渣粉煤燃烧器内气流运动规律和混合过程进行了冷态模拟研究，分析了结构参数和动力参数对流动的影响。试验表明：燃烧室轴向速度可分成６个不同的区域，存在４个回流区；简单环形挡渣板也能产生环形回流区，在旋风燃烧室设计中可取代锥形缩口挡渣板。最佳参数为：１次风旋流数Ｓ１为１．７８－２．０；１次风口和２次风口距离Ｌ１２＝（０．７５－１．１５）Ｄ；一次风量为１５％－２０％。     

活性氧自由基对细胞色素C和肌红蛋白的作用

研究了过硫酸铵－Ｎ，Ｎ，Ｎ＇，Ｎ＇四甲基乙二胺（ＡＰ－ＴＥＭＥＤ）体系产生的活性氧自由基（超氧阴离子自由基（Ｏ２－）、羟基自由基（·ＯＨ））对细胞色素Ｃ和肌红蛋白的作用．结果表明，Ｏ２－可以将细胞色素Ｃ中的三价铁离子还原为二价铁离子，延长作用时间可使铁卟啉基团脱落；亦可使肌红蛋白中的铁卟啉脱落．与此同时，紫外可见吸收光谱发生了变化．圆二色谱的变化说明蛋白分子中的α－螺旋遭到破坏．植物Ｌ－ＳＯＤ对于该损伤有保护作用．     

快速凝固熔融金属取样器的研究

研究了一种快速凝固的熔融金属取样器；其冷却速度可达１０５Ｋ／ｓ，凝固速度达６７．６ｍｍ／ｓ，传热系数达１０５（Ｗ·ｍ－２·Ｋ－１）．该装置能够实现在现场或实验室的熔融金属中不同部位抽取液淬．     

P_2O_5－PbO－Bi_2O_3系统两种不同类型玻璃的结构差异

通过传统熔体冷却方法考察了Ｐ２Ｏ５－ＰｂＯ－Ｂｉ２Ｏ３系统的玻璃形成，利用Ｘ射线衍射分析、红外光谱和拉曼光谱考察了该系统两种不同类型玻璃的结构差异．结果表明，Ｐ２Ｏ５－ＰｂＯ－Ｂｉ２Ｏ３系统存在两个玻璃形成区；在低Ｐ２Ｏ５区（＜４６％，摩尔分数）形成的玻璃中，存在不含Ｐ＝Ｏ双键且Ａ１（σ１）被激活的［ＰＯ４］四面体；在高Ｐ２Ｏ５区（＞５０％，摩尔分数）形成的玻璃中存在聚磷酸盐型［ＰＯ４］阴离子团，这些阴离子团通过Ｐｂ２＋，Ｂｉ３＋联接而形成层状玻璃结构．