强磁场下Cu-25%Ag合金的凝固行为

研究了强磁场对Cu-25%Ag(质量分数)合金凝固组织的影响,分析了不同磁场条件对合金凝固组织的作用机理.研究发现,均恒磁场和梯度磁场对合金的凝固组织有重要影响,改变了富Cu枝晶形貌和尺寸,无磁场条件下初生富Cu枝晶分布不均匀,一次枝晶比较长且粗大,枝晶主要以柱状枝晶为主;在12 T磁场条件下,富Cu枝晶分布比较均匀,一次枝晶变短、粗化,枝晶主要以胞状枝晶为主;在负梯度磁场条件下,富Cu枝晶分布不均匀,在试样下部,树枝晶减少,以小平面方式生长的粗大胞晶为主.通过实验研究表明,利用均恒强磁场控制Cu-Ag合金凝固组织,细化晶粒、减小偏析是具有可行性的.     

三元Fe-Sn-Ge和Cu-Pb-Ge偏晶合金相分离与快速凝固研究

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了三元Fe-43.9%Sn-10%Ge和Cu-35.5%Pb-5%Ge偏晶合金的相分离与枝晶生长特征, 实验中分别获得了245和257 K的最大过冷度. 两种合金熔体均发生液相分离, 快速凝固组织呈现出显著的宏观偏析. X射线衍射分析表明, Fe-43.9%Sn-10%Ge合金的凝固 组织由α-Fe 和(Sn)固溶体以及 FeSn 和 FeSn₂金属间化合物等四相组成, 而Cu-35.5%Pb-5%Ge合金的凝固组织由(Cu)和(Pb)两相组成. 在快速偏晶凝固过程中, α-Fe 和(Cu)相均以枝晶方式生长, 并且深过冷条件下皆发生了“枝晶®偏晶胞”转变. 实验发现, α-Fe 和(Cu)相的枝晶生长速度都随过冷度的增大呈现出指数函数变化规律.     

强磁场对Al-4.5％Cu合金枝晶生长行为影响的初步研究

以Al-4.5%Cu合金为对象进行了稳恒强磁场对枝晶生长行为影响的初步研究,发现10 T的强磁场明显影响了Al-4.5%Cu枝晶定向生长组织.生长速度R在5,10,20μm/s时,无磁场的条件下形成规则的树枝晶的组织,施加10 T强磁场后,界面淬火枝晶组织变得不规则,在随后的凝固过程中树枝晶组织几乎消失,形成接近胞晶形态的组织.磁场强度达到4 T以上后,枝晶间距明显增加.施加强磁场后宏观组织细化,晶粒增多,形成定向凝固下的等轴晶组织的特殊现象.随着生长速度的增加,磁场的作用逐渐减弱.     

旋转磁场对Zn-7Cu-0.25Mn合金水平连铸坯组织性能的影响

对Zn-7Cu-0.25Mn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-0.25Mn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53.3mm/min时,施加频率为30Hz、电流强度为100A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。     

NdFeB合金表面激光熔凝层的组织和耐蚀性能研究

采用CO2激光器对NdFeB表面进行激光熔凝处理,利用电子显微镜观察激光熔凝处理后NdFeB的表面组织,并结合激光熔凝后组织的转变,分析了耐蚀性提高的原因．研究结果表明,激光熔凝后在NdFeB表面获得了微晶白亮层,白亮层的微晶结构为定向胞晶凝固组织．胞晶尺寸约为1～6μm电化学极化曲线研究表明,激光熔凝处理后获得白亮熔凝层,可使NdFeB合金的耐蚀性得到提高．     

AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

为了提高同轴送粉激光熔化沉积技术AlSi10Mg铝合金的成形质量,文中通过单道扫描试验、块体成形试验和拉伸性能测试研究不同工艺参数下试样致密度、组织和性能变化趋势及原因,并进行优化.结果表明:试样成形质量受能量密度和扫描间距影响;拉伸性能可通过减少组织缺陷、增强固溶强化效果两种方式提高.工艺优化后,单道表面光滑,无球化现象,块体试样致密度良好,无大尺寸孔隙和裂纹,致密度提高至99. 2%;试样显微组织为具有定向快速凝固特征的Al-Si共晶形貌,存在胞晶、柱状树枝晶和发散树枝晶3种组织,随着冷却速率的增大,Si相在Al基体中的溶解度增加至7. 6%,固溶强化效果增强.因此,通过工艺参数优化可得到性能良好的激光熔化沉积AlSi10Mg试样,拉伸强度可达292 MPa,较铸件提高了33%.     

移动电磁场下低碳钢凝固过程枝晶破碎临界条件

为了探讨移动电磁场对低碳钢凝固过程枝晶破碎的影响,进行了移动电磁场下的0.22%～0.34%C(质量分数)低碳钢浇铸凝固实验.对不同磁感应强度下铸坯凝固组织进行了观察,考察了二次枝晶分布,凝固过程冷却速度与二次枝晶间距的函数关系.同时考察了移动电磁场对铸坯柱状晶向等轴晶转变(CET)位置的影响,并对钢凝固过程CET发生时的凝固速度和固相率进行了计算.导出了移动电磁场下合金凝固过程枝晶破碎的临界条件,并通过低碳钢作实验验证,得到了低碳钢凝固CET发生时临界固相率和液相平均流速之间的关系.     

氩气雾化René104镍基高温合金粉末的显微组织和凝固缺陷

采用氩气雾化制备René104(ME3)镍基高温合金粉末,对粉末的粒径分布、形貌、显微组织和凝固缺陷进行分析。研究结果表明:氩气雾化René104高温合金粉末氧含量较低,以球形和近球形为主;细粉收得率高,粒径小于75μm的粉末达到70%。小于60μm的粉末成分均匀,表面光滑,内部结构致密,具有典型的胞状晶组织。随着粒径的增大,粉末表面和内部开始出现树枝晶组织,显微组织为胞状晶+树枝晶;具有胞状晶+树枝晶组织的粉末开始出现内部凝固缩孔和空心现象,粒径大于75μm粉末明显观察到内部凝固缩孔和空心缺陷。     

强磁场对半无限Al/Cu固液扩散偶凝固组织的影响

采用半无限Al/Cu扩散偶法,对磁场下Al-Cu合金凝固组织进行研究.结果表明:由于沿扩散方向Cu原子分数逐渐减小,凝固时,沿凝固方向依次生成α-Al胞/枝状晶等组织、Al-Al2Cu共晶组织和Al2Cu过共晶组织;在不同磁感应强度下(0～12 T),各组织发生了明显变化,胞状晶消失,枝晶粗化并发生偏转;共晶组织层间距与磁感应强度呈非线性关系,组织被扭曲;过共晶组织界面形貌变平整;Cu原子扩散距离缩短.利用XRD对α-Al枝晶区进行衍射分析,发现磁场下α-Al(100)晶面峰值强度变弱,(111)晶面变强.理论分析认为,强磁场对熔体流动的抑制作用和磁场下晶体的磁各向异性是导致上述现象的主要原因...     

低过冷度下单相合金凝固组织的细化与重新长大

通过改变试样质量和冷却规范,研究了过冷Cu-30％Ni(原子分数)单相合金在不同凝固时间下的组织转变规律.在实验所选择的几秒到数分的凝固时间内,均于较低的过冷度范围和高过冷度下观察到了粗大树枝晶向细小等轴晶的转变.延长凝固时间,晶粒发生细化的两个过冷度区间扩大.对低过冷度下细化组织进行的考察表明.快速凝固刚结束时,细化晶粒仍具有树枝晶的特征,随缓凝阶段持续时间的延长,晶粒逐步蜕化为球状晶和蠕虫状晶,与此同时,晶粒度以幂函数规律重新增大.过冷熔体快速凝固使初生固相含有过饱和的低熔点组元以及较多的晶体缺陷.最终导致快速凝固结束后形成的细小晶粒在缓凝阶段的重新粗化速度明显快于正常凝固过程中晶体的粗化速度.     

Al-2.15％Mn合金的组织及摩擦学特性

采用搅拌法制备了Al-2.15 ％Mn合金,对其显微组织、强化机制及摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明:Al-2.15％Mn合金的组织为含Alu Mn4和Al6 Mn的α-Al固溶体;合金中Al6Mn的沉淀强化作用使其硬度较纯Al提高了60％;纯Al的冲击断口形貌为塑性断裂,Al-2.15％Mn合金的冲击断口形貌为准解理断裂;纯Al与Al-2.15％Mn合金在湿摩擦下的磨损量均大于干摩擦的磨损量;湿摩擦的腐蚀一机械磨损作用使磨痕为犁沟和蚀坑,干摩擦中磨屑的成片脱落由机械磨损中的黏着磨损引起;在干摩擦与湿摩擦中,纯Al的摩擦因数均大于Al-2.15％Mn合金的摩擦因数,Al-2.15％Mn合金较纯Al表现出更加优良的耐磨性.     

强磁场对Cu-20%Fe合金沉积处理的影响

研究了强磁场对Cu-20%Fe(质量分数)合金沉积处理时微观组织和基体固溶度的影响.结果表明:随沉积处理时施加强磁场磁感应强度的增加,Cu-Fe合金的Fe枝晶球化略有增加,且分布更均匀;对Cu基体的高倍SEM分析发现,随磁感应强度增加,基体中析出的Fe原子增加,表明强磁场可以促进过饱和Cu基体中Fe原子的析出;对不同强磁场下Cu-20%Fe合金沉积处理后的样品中基体固溶度的EDS分析表明,在10T强磁场下500℃沉积处理时基体的固溶度最低,这是由于强磁场降低扩散原子激活能,促进Fe原子的析出,与沉积温度引起的Fe原子扩散溶解共同作用的结果.     

Cr-Mo激光合金化对灰铸铁组织及耐磨性的影响

系统地研究了灰铸铁Cr-Mo激光合金化层中合金元素的分布、显微组织和耐磨性。试验结果表明,当激光束功率和预涂层合金成分一定时,合金化层的合金浓度主要决定于激光扫描速度。适中的激光扫描速度(7mm/s)下,合金元素在层内分布较均匀,沿层深浓度梯度平缓,合金化层的组织为极细小均匀的树枝晶;其余扫描速度下,表面Cr-Mo浓度高,沿层深浓度梯度大,表面高合金浓度处组织为白亮层,次层为树枝晶和层片状莱氏体,随层深增加枝晶间距增大。Cr-Mo激光合金化显著提高了灰铸铁的硬度和耐磨性。     

Microstructure evolution of laser rapidly solidified Al-Mn alloys

A series of laser surface remelting experiments of Al-1.1, 3.2 and 5.6 wt% Mn alloys has been conducted using a 5 kW CW CO2 laser, and the microstructures of samples have also been investigated. The experimental results show that no apparent eutectic growth appears in the whole growth rate range for Al-3.2 wt% Mn alloy under laser rapid solidification condition, and the microstructure grows in the form of α(Al) cell/dendrite. With the increase of growth rate, the microstructures of Al-5.6wt%Mn alloy change from Al6Mn dendrite to α(Al) +Al6Mn eutectic, α(Al) cellular/dendrite and segregation-free solid solution. The critical rates of Al-1.1, 3.2 and 5.6 wt% Mn alloys to attain absolute stability are 44.1, 134.6 and 230.1 mm/s respectively, and a reasonable agreement has been found between the experimental results and those calculated according to Mullins-Sekerka's theory.     

稀土Y对Al-8%Mn合金微观组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射仪,研究了Al-8%Mn合金熔体中添加稀土Y质量分数对合金微观组织的作用机制,并分析了稀土Y添加量对合金力学性能和耐蚀性能的影响规律.结果表明:稀土Y能有效细化Al-8%Mn合金中的Al₆Mn化合物相和α-Al相.当Y的添加质量分数为3%时,细化效果最佳,使Al₆Mn相的形貌由粗大板条状和块状转变为细小块状,平均尺寸由未细化前的67.4 μm减小到36.5 μm,α-Al由粗大的柱状晶细化成等轴晶,其平均尺寸减小至48 μm.稀土Y添加后Al-8%Mn合金的抗拉强度和延伸率分别由组织未细化前的126 MPa和1.47%增加到141 MPa和2.26%,分别提高了12.0%和76.9%.此外,在30 g NaCl+10 mL HCl+1 L H₂O溶液中的腐蚀研究表明,随着Al-8%Mn合金中稀土Y添加量的增加,合金的抗蚀性能逐渐变差.     

喷射沉积Al-20Si-5Fe-3Cu-Mg

利用喷射沉积技术制备了Ａｌ－２０Ｓｉ－５Ｆｅ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金,借助扫描电镜（ＳＥＭ）,Ｘ－射线衍射和拉伸试验等手段研究了喷射沉积合金的微观组织和力学性能,分析了Ｆｅ对合金挤压和热处理后的组织变化,拉伸试验结果表明,喷射沉积Ａｌ－２０Ｓｉ－５Ｆｅ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金具有比粉末冶金Ａｌ－２０Ｓｉ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金更高的高温（３００℃）强度。     

横向约束对Fe-C合金凝固微观组织的相场法模拟

以Fe-C二元合金为例,采用多相场法模拟了横向约束条件下枝晶与共析组织微观形貌的演化过程,探讨了横向约束的长度、厚度对枝晶与共析组织生长形貌的影响.结果表明:横向约束的存在限制了枝晶和共析组织的正常生长,横向约束上方的微观组织形貌明显改变;随着横向约束长度的增加,横向约束上方的枝晶间距明显减小,共析组织的层间距越来越大;随着横向约束厚度的增加,横向约束上方新枝晶的生长速度降低,共析组织中Fe₃C相偏转增大,使得层间距变大.     

Rapid growth of primary dendrite in highly undercooled copper-antimany alloy

The droplets of Cu-11wt.%Sb hypoeutectic alloy have been rapidly solidified during containerless processing in a 3 m drop tube. The undercooling and cooling rates are estimated, and both play a dominant role in the dendritic growth of primary Cu phase. Undercoolings up to 200 K (0.16TL, where TL is the liquidus temperature) have been obtained in the experiment. With the increase of undercooling, the microstructural evolution of primary Cu phase proceeds from remelted dendrites to the equiaxed grains. A coarse dendritic grain microstructure can form in the undercooling range of 61～102 K and at cooling rates of 1.35×102～2.66×103 K/s. The segregationless solidification of Cu-11wt.%Sb hypoeutectic alloy occurs when undercooling is more than 176 K. The growth of primary Cu phase is mainly controlled by solute diffusion.     

高速铁路接触线用高强高导Cu-Cr-Co/Ti合金的组织性能研究

采用真空熔炼制备了Cu-0.50Cr-xCo合金和Cu-0.50Cr-0.07Ti合金,研究了Co含量、变形量、时效温度和合金元素Co、Ti对合金的组织性能的影响。结果表明：随着Co含量的增加,Cu基体中的晶界处逐渐出现未固溶的Cr颗粒;随着变形量的增加,Cu-0.50Cr-xCo合金的显微硬度、抗拉强度分别从129.1 HV和379 MPa增加到146.2 HV和440 MPa,分别增加了13%和16%。而电导率仅从66.8 %IACS下降到65.1 %IACS;提高Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度并不能提高合金的综合性能。在实际生产中,Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度要控制在450 ℃以下;Cu-0.50Cr-0.07Ti合金的抗拉强度和电导率分别达到450 MPa和73.1 %IACS,Ti元素的强化效果明显优于Co元素的,且对Cu-0.50Cr合金的导电性能影响更小。     

时效前冷变形对Cu-3.0Ni-0.64Si合金性能的影响研究

探讨了时效前冷变形对Cu-3.0Ni-0.64Si合金抗拉强度及导电率的影响规律,并分析了时效后合金的显微组织。结果表明,Cu-3.0Ni-0.64Si合金时效前最佳冷变形量为80%,经过时效处理温度480℃,保温时间3.5 h后,合金电导率最高达到50.8%IACS,抗拉强度达到603.18 MPa。