熔体超声处理对7050铝合金铸锭宏观偏析的影响

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声外场下7050铝合金半连续铸锭中微观组织的演变规律及溶质元素Zn,Mg和Cu的宏观偏析行为。研究结果表明:熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素的宏观偏析程度得到弱化,且随着超声功率的增大,溶质元素分布更加均衡,在240 W超声功率作用下,Zn,Mg和Cu的偏析比由未加超声时的1.243,1.158和1.190分别降低为1.086,1.098和1.110;超声外场的引入使得液穴变浅,由铸锭收缩引起的溶质元素在枝晶间的横向流动作用减弱;晶粒的有效细化导致液固两相的相对运动速度减弱;溶质原子的扩散程度得到强化是超声弱化偏析的主要原因。     

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%。     

超声铸造7050铝合金的微观组织和宏观偏析规律

采用不同功率超声对铝熔体进行处理,研究超声场对7050铝合金凝固组织和宏观偏析的影响规律.结果表明:超声振动产生的空化效应和声流效应影响熔体的凝固过程,合理功率的超声能有效细化晶粒、优化组织及改善宏观溶质分布.当超声功率达到170 W时,铸锭径向宏观偏析的弱化效果最好,Zn、Mg和Cu的偏析指数分别为0.0593、0.0565和0.0319;超声功率超过170 W,溶质元素在中心区域富集量显著提高,宏观偏析程度增大.     

Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu铝合金半连续铸锭的均匀化处理

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析等方法,研究了Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu超高强铝合金半连续铸锭的结晶相及其在470℃均匀化处理过程中的变化规律.结果表明:在均匀化处理过程中,铸锭中含有Al,Zn,Mg,Cu元素的非平衡凝固共晶体在向合金基体溶解的同时还转变形成S相(Al2CuMg),形成的S相在该合金中的熔化温度为490℃;均匀化处理初期,含有Al,Zn,Mg,Cu的非平衡凝固共晶体转变成S相的速度大于S相向合金基体溶解的速度,导致S相数量随均匀化处理时间的延长,先增加随后减少到平衡值,但不能全部溶入合金基体.     

薄带铸轧过程中微观偏析的模拟

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元素偏析的影响规律,随冷却速率的增加,溶质元素晶间偏析增大,而晶内偏析较小·在此基础上给出了碳钢薄带双辊铸轧过程中凝固终了温度值,为确定铸带凝固终了点的位置及铸轧过程的稳定性提供了有效的数据,为铸轧薄带的质量分析提供了理论依据·     

旋转磁场对 Zn-7Cu-02．5Mn 合金水平连铸坯组织性能的影响

对Zn‐7Cu‐0．25M n合金在有无旋转磁场下水平连铸坯横截面宏观组织、微观组织的形貌及铜元素的分布进行比较分析,探讨旋转磁场对Zn‐7Cu‐0．25M n合金水平连铸坯组织和性能的影响。结果表明,当拉坯速度保持为53．3 mm／min时,施加频率为30 Hz、电流强度为100 A的旋转磁场,可以消除铸坯因为重力作用导致下部凝固速度大于上部凝固速度、最终凝固位置偏离中心线上移的现象;旋转磁场对水平连铸坯的凝固组织具有明显的细化作用,并且使铸坯的铜偏析现象得到明显改善;施加旋转磁场后铸坯的平均硬度较施加前略有提高。     

超声外场对7085铝合金基体组织及第二相的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等技术研究超声外场对7085铝合金基体组织以及第二相组织的影响规律。研究结果表明:与未施加超声外场的铸锭相比,经过超声外场处理的铸锭中呈现出大量尺寸细小、分布均匀的等轴晶组织,平均晶粒粒径减小到176μm,Zn和Mg在基体中的固溶度分别提高22%和54%;超声外场下,第二相组织的形貌和尺寸也得到很大的改善,失去长条状和针状的特征,呈现出细小弥散的第二相组织,θ+T共晶组织平均长度减少20%,Al3Fe相平均长度减少32%,Mg2Si相平均长度减少45%,Al3Fe相和Mg2Si相中的合金元素部分被固溶到基体组织中。     

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.     

定向凝固通道偏析的数值模拟

为了研究二元组分铸锭中通道偏析的形成和发展,建立了双扩散作用下糊状区液相流动与溶质分布的数学模型,并对铸锭定向凝固过程中的通道偏析进行了数值模拟。运用SIMPLE算法编制了求解数学模型的程序,对模型中的质量、动量、能量和溶质等守恒方程联立求解。通过对NH4Cl-H2O铸锭底面冷却、凝固过程进行模拟研究,得到了定向凝固过程中的温度场、流场、溶质场。铸锭底面冷却时,富含溶质的枝晶间液相的流动可形成垂直向上生长的偏析通道,一些偏析通道由于相连通道的优先生长导致溶质贫化而被掩埋。通道的形成与溶质质量分数C0有很大关系,C0越高,越容易形成通道。C0较低的铸锭,只有在溶质富集到一定程度后才会产生通道。     

超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响

在半连续铸造过程中施加超声,成功制备了Φ1250 mm 2219铝合金铸锭.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及直读光谱仪等仪器对铸锭的组织与成分分布进行检测与分析,探究超声对铸锭组织与偏析的内在作用机制.研究结果表明:超声振动引起的空化和声流效应能明显均匀组织结构,细化晶粒,尤其是心部晶粒细化率达到39.6%.超声促进铸锭晶间第二相呈枝丫状断续分布,晶内析出物点状弥散分布.同时,超声有效减小近表面负偏析,降低边部与心部之间的溶质浓度差异,弱化整个横截面的浓度波动,从而改善宏观偏析.     

A coupled model of TiN inclusion growth in GCr15SiMn during solidification in the electroslag remelting process

TiN inclusions observed in an ingot produced by electroslag remelting (ESR) are extremely harmful to GCr15SiMn steel. There-fore, accurate predictions of the growth size of these inclusions during steel solidification are significant for clean ESR ingot production. On the basis of our previous work, a coupled model of solute microsegregation and TiN inclusion growth during solidification has been estab-lished. The results demonstrate that compared to a non-coupled model, the coupled model predictions of the size of TiN inclusions are in good agreement with experimental results using scanning electron microscopy with energy disperse spectroscopy (SEM-EDS). Because of high cooling rate, the sizes of TiN inclusions in the edge area of the ingots are relatively small compared to the sizes in the center area. Dur-ing the ESR process, controlling the content of Ti in the steel is a feasible and effective method of decreasing the sizes of TiN inclusions.     

电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢中碳化物的影响

研究电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢凝固组织和碳化物偏析的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等分析凝固组织及碳化物的特征.研究发现,钢锭的凝固组织均为马氏体组织、残余奥氏体及一次碳化物.H13钢电渣锭中主要析出的一次碳化物为V8C7、MC、M23 C6及M6C.随着冷却强度增加,电渣锭边部碳化物的尺寸减小且分布更加均匀,但是碳化物的类型不发生变化.电渣重熔过程中冷却强度增加促进钢中镁对夹杂物的变性能力,经过镁变性后生成的MgO· Al2O3为TiN的析出提供形核质点,MgO· Al2 O3和TiN的复合夹杂物能够促进一次碳化物异质形核,从而细化一次碳化物.     

电磁场对AZ80镁合金组织结构的影响

 将AZ80镁合金铸锭在锯床上锯成8mm厚的薄片,然后在剪床上剪成长约120mm、宽约5mm的小条,放入电阻炉内,加热到660℃,施加不同的电磁场,研究在电磁场下凝固的AZ80镁合金晶内溶质含量及凝固组织的变化。结果表明,与未施加磁场的试样相比,经过交直流磁场处理后,AZ80镁合金中Al、Zn 2种溶质元素在晶粒内部的含量均增加。此外,交流磁场作用下,晶粒细化,夹杂物的尺寸和数量有所减少,10Hz比30Hz的效果更加明显。经直流磁场处理后,晶粒大小与无磁场差别不大,但夹杂物的尺寸减小。     

含铈耐热钢凝固过程中的夹杂物行为

建立了稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素微观偏析的耦合热力学模型,并通过工业试验与高温模拟实验验证了模型的准确性。利用该模型,依次考察了铈添加量,初始氧含量,初始硫含量对253MA耐热钢凝固过程中夹杂物析出行为的影响作用规律。在本模型条件下,随着铈添加量的增加,钢中的SiO2与MnS消失,且凝固过程中开始析出CeN;随着初始氧含量的增加,钢中开始析出Ce2O3,SiO2及MnS,其中SiO2与MnS在凝固过程中析出;随着初始硫含量的增加,钢中的Ce2O3消失,钢中开始析出Ce3S4与MnS,在凝固过程中析出的Ce3S4逐渐在液相线温度以上析出。研究工作对于稀土耐热钢连铸水口结瘤问题的解决具有理论指导意义。     

超声波施振参数对Mg-Ca合金除气的影响

采用了超声场来处理Mg-Ca合金熔体,考察了超声波施振参数(超声功率和作用时间)对合金熔体除气效果的影响.结果表明:超声波施振功率和作用时间均对Mg-Ca合金除气效果有较大的影响,当施振功率过小,作用时间过短或过长均不会有良好的除气效果.这种除气效果和超声波的空化效应有关,且只有在空化效应的发展-发达阶段才会有良好的除气效果.在本实验条件下,超声功率150 W,作用时间为120 s除气效果最好,铸锭的密度值达到最大.在除气的同时,也有效地细化了Mg-Ca合金铸锭的凝固组织.     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明：该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6．8%和2．4%；AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻；最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.     

Ti-45%Al合金界面形态及微观结构演化的相场模拟

用相场法对Ti-45%Al合金在近绝对稳定高速定向凝固条件下的液固相变界面形态和微观结构演化进行模拟.结果表明：初始平界面失稳后形成许多细胞晶,在生长速度进一步增大至近绝对稳定平界面过程中,存在细胞晶向高速平界面的转变;体系溶质分布模拟的研究结果表明,由于固液界面处发生溶质截流,体系出现低微观偏析的凝固结构.模拟结果与快速凝固理论相吻合.