铸造1060/AZ31包铝镁合金界面结构与显微组织

为探索和改善轧制包铝镁合金板的界面结合状况,用气体保护铸造法制备了1060铝板包覆AZ31镁合金铸锭．借助金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等分析方法,研究了复合铸锭芯材及界面的显微组织和相结构,并进行了硬度测试．发现AZ31镁合金芯材组织由α-Mg基体以及沿晶界分布的不连续网状α-Mg＋p＋Mg17A112共晶体组成,是一种典型的铸造离异共晶组织．铸造包铝镁合金锭界面形成扩散溶解层,扩散溶解层由α-Mg固溶体层、共晶层（α-Mg＋β＋Mg17A112）、β-Mg17A112及A1Mg化合物层组成,形成具有多层结构的冶金结合界面．提出了浇注AZ31熔体的瞬间在1060铝板表面形成“熔池”并快速凝固的界面形成机制．     

复合铸锭包覆铸造的数值模拟

建立了一个用来描述4045/3003复合铸锭包覆铸造过程的数学模型,对包覆铸造过程中的流场和温度场进行了数值计算,重点针对铸造速度对流场、温度场的影响规律,并将计算结果和实验测温结果进行了对比.结果表明,适当提高铸造速度有利于两种合金的复合,但是铸造速度过大时,导致芯材支撑层厚度太薄、温度太高,以致复合界面处发生重熔,复合失败,为保证包覆铸造过程的顺利进行,较为合理的铸造速度应为100mm/min.计算结果和实验测温结果存在良好的对应关系,微观组织表明两种合金的结合是一种冶金结合,模拟结果可有效预测界面复合成功与否,对进一步优化包覆铸造工艺方案提供科学指导.     

菱苦土新型夹芯结构的研究

研究一种新型复合夹芯结构，即低密度泡沫芯材与菱苦土柱状结构复合芯材．由于复合芯材具有较高的抗剪切性能和抗平压性能，使得新型夹芯结构具有很高的抗弯刚度性能，而且夹芯结构的芯材与面板同时成型，没有界面，从根本上解决了夹芯结构芯材面板界面性能薄弱的问题．如果该夹芯结构应用于菱苦土夹芯板中，将使菱苦土夹芯板在结构、工艺、性能、安装等方面都有很大提高．     

液芯钢锭热状态计算的数值分析

液芯钢锭的加热和轧制可大幅度地改善均热炉的技术经济指标,对节约能耗有极为显著的效果。通过模拟实验得知,钢锭液芯率控制在6％左右可以实现液芯轧制。通过理论计算得出不同模内、模外时间条件下沸腾钢锭的平均温度、凝固层厚度、液芯率、热含量以及达到出轧标准所应补充的热量等有关热状态参数,在此基础上找出实现液芯轧制所应遵守的条件,如传搁时间、在炉时间、最高炉温、热负荷等的定量关系,并提出最佳传搁时间的看法。经过现场实验的验证,上述分析是正确可信的。     

宽带激光熔覆铸造WCp /Ni基合金复合涂层结合界面组织特征

研究了宽带激光熔覆铸造WCp /Ni基合金复合涂层结合界面组织特征。结果表明结合界面微区组织特征为细小的共晶体组织、过渡层组织以及白亮带组织。白亮带及过渡层中主要含有Fe ,Cr,Ni,Si等元素。白亮带主要是单相的γ - (Fe ,Cr ,Ni,Si)固溶体组织。从熔覆区→过渡层→白亮带的平均显微硬度值呈梯度分布。复合涂层结合界面主要元素、微观组织结构和显微硬度呈梯度分布的特征 ,提高了涂层与基材之间的匹配性 ,缓解应力集中 ,避免裂纹形成 ,实现了基材与涂层良好的冶金结合。     

反向凝固过程铜/钢复合界面的研究

界面是复合材料特有的而且是及其重要的组成部分·采用光学显微镜、扫描电镜等手段,分析了反向凝固复合铜/钢界面形态,组织结构和过渡区成分变化,探索反向凝固复合的初结合机制·研究表明,铜/钢反向凝固复合经历液态铜在固态钢表面初始润湿;液态铜的凝固、结晶;Fe,Cu原子互扩散等物理冶金变化过程,从而实现复合界面良好的冶金结合     

宽带激光熔覆铸造ＷＣp／Ni基合金复合涂层结合界面组织特征

研究了宽带激光熔覆铸造ＷＣp/Ｎｉ基合金复合涂层结合界面组织特征。结果表明结合界面微区组织特征为细小的共晶体组织、过渡层组织以及白亮带组织。白亮带及过渡层中主要含有Fe,Cr,Ni,Si等元素。白亮带主要是单相的γ－(Fe,Cr,Ni,Si)固溶体组织。从熔覆区→过渡层→白亮带的平均显微硬度值呈梯度分布。复合涂层结合界面主要元素、微观组织结构和显微硬度呈梯度分布的特征,提高了涂层与基材之间的匹配性,缓解应力集中,避免裂纹形成,实现了基材与涂层良好的冶金结合。     

TA2/NiCr爆炸复合棒界面组织及性能研究

以爆炸复合法制备了TA2/NiCr合金复合棒,利用金相显微镜(OM)及高分辨透射电镜(HRTEM)进行界面处不同区域的微观组织结构分析,并利用显微硬度仪及万能力学试验机进行力学性能测试分析.结果表明,TA2/NiCr合金复合棒界面处TA2侧形变组织中出现了大量孪晶、位错以及沿界面45°方向的绝热剪切带.同时,界面处还伴随着竹节状熔化层的出现,其内部含有一定数量非晶组织,硬度约为850HV0.025;靠近熔化层为热影响层,由较大等轴晶组成,硬度约为200HV0.025;界面的结合强度约为193Mpa.     

反向凝固过程钢/钢复合界面的研究

采用光学显微镜、扫描电镜等手段,分析了反向凝固复合铜/钢界面形态,组织结构和过渡区成分变化·研究表明,铜/钢反向凝固复合经历液态铜在固态钢表面初始润湿;液态铜的凝固、结晶;Ｆｅ,Ｃｕ原子互扩散等物理冶金变化过程,从而实现复合界面良好的冶金结合·反向凝固过程钢/钢复合界面的研究@于九明@孝云祯@王群骄@陈金英     

7050/3003铝合金复层铸坯的制备与热处理工艺研究

采用直接冷却铸造法制备7050/3003铝合金复合铸坯,随后对其进行均匀化退火处理。使用扫描电镜、电子探针、维氏硬度仪等对铸坯界面进行组织性能分析,探究熔体浇铸温度及热处理工艺参数对界面结合质量的影响。结果表明,3003铝合金浇铸温度为720℃、7050铝合金浇铸温度为680℃时,铸坯界面清晰、无混流和明显铸造缺陷,且硬度相对较高,两种铝合金之间形成一层初生α-Al过渡层,实现了良好的冶金结合。均匀化退火后,7005合金一侧非平衡共晶组织和枝晶偏析基本消除,晶界处粗大第二相溶解,且随着退火温度的升高和保温时间的延长,复层材料界面成分分布逐渐均匀,扩散层厚度有所增加。     

复合锭直接水冷半连续铸造过程的研究

在传统结晶器中安装了冷却板,采用直接水冷半连续铸造法实现了用于生产钎焊板的铝合金复合锭的实验室制备,并对半连续铸造过程及工艺进行研究,主要研究了铸造过程中接触面附近温度场分布、复合锭接触面两侧的宏观形貌、微观组织及成分分布、硬度分布.结果表明:在冷却板的作用下接触面附近形成了一层具有一定厚度的半固态层,从而保证复合铸造过程的顺利实现,复合锭中两种铝合金接触面结合较好,且为一种冶金结合,接触面两侧的成分分布和硬度分布有较好的对应关系.     

包覆浇铸和热轧工艺制备Q235/CrWMn刀具材料

通过包覆浇铸+热轧变形工艺,制备了Q235/CrWMn钢复合刀具材料,并用扫描电子显微镜(SEM)和维氏硬度仪分析了复合材料的界面组织、成分和性能的变化规律.实验结果表明,通过真空冶炼浇铸以及变形量超过90%的热轧工艺,可以实现两种组元金属材料之间的冶金结合,其中Cr、W等元素的过渡层宽度仅为10～40μm.随后的热处理研究发现,复合材料在830±5℃保温后空冷或者油淬时,Q235一侧为珠光体+铁素体组织,CrWMn一侧为马氏体组织,其硬度可达600～750HV,使复合刀具材料同时具有较好的韧性和强度.     

表面增碳铸造耐磨复合材料的研究及应用

本文采用石墨砂型浇注低碳钢的方法．在试件表面层得到一定深度的白口铸铁组织，淬火后其硬度可达ＨＲｃ６１－６４，因而具有优良的耐磨性，而心部仍为低碳钢组织，复合层深度随铸件尺寸增大而增加，本文实验条件下最深可达到６．６３ｍｍ，合层的组织、成分、性能均具有较好的过渡。用于锤头后职得了较好的效果。     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

Fabrication of plain carbon steel/high chromium white cast iron bimetal by a liquid-solid composite casting process

High-chromium white cast iron (HCWCI) is one of the most widely used engineering materials in the mining and cement indus-tries. However, in some components, such as the pulverizer plates of ash mills, the poor machinability of HCWCI creates difficulties. The bimetal casting technique is a suitable method for improving the machinability of HCWCI by joining an easily machined layer of plain car-bon steel (PCS) to its hard part. In this study, the possibility of PCS/HCWCI bimetal casting was investigated using sand casting. The inves-tigation was conducted by optical and electron microscopy and non-destructive, impact toughness, and tensile tests. The hardness and chemical composition profiles on both sides of the interface were plotted in this study. The results indicated that a conventional and low-cost casting technique could be a reliable method for producing PCS/HCWCI bimetal. The interfacial microstructure comprised two distinct lay-ers:a very fine, partially spheroidized pearlite layer and a coarse full pearlite layer. Moreover, characterization of the microstructure revealed that the interface was free of defects.     

Fabrication of plain carbon steel/high chromium white cast iron bimetal by a liquid–solid composite casting process

High-chromium white cast iron(HCWCI) is one of the most widely used engineering materials in the mining and cement industries. However, in some components, such as the pulverizer plates of ash mills, the poor machinability of HCWCI creates difficulties. The bimetal casting technique is a suitable method for improving the machinability of HCWCI by joining an easily machined layer of plain carbon steel(PCS) to its hard part. In this study, the possibility of PCS/HCWCI bimetal casting was investigated using sand casting. The investigation was conducted by optical and electron microscopy and non-destructive, impact toughness, and tensile tests. The hardness and chemical composition profiles on both sides of the interface were plotted in this study. The results indicated that a conventional and low-cost casting technique could be a reliable method for producing PCS/HCWCI bimetal. The interfacial microstructure comprised two distinct layers: a very fine, partially spheroidized pearlite layer and a coarse full pearlite layer. Moreover, characterization of the microstructure revealed that the interface was free of defects.     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

圆柱形铸锭凝固过程数学模型及其应用

对上、下绝热仅靠侧面换热的圆柱形铸锭,建立了凝固过程的一般微分方程,并求出了它的解析解,得到凝固层厚度与凝固时间的一般关系,为了便于计算,建立了有限差分格式,应用于自然对流和两种转速的强制对流下的Al-Cu合金铸锭实验的具体计算,分别求出了三种实验的凝固过程中的凝固层厚度与凝固速度公式,根据计算结果和实验观测,分析了强制对流对金属凝固过程的作用,获得一些有价值的结果。