高含铁量铝硅合金中铁相的凝固行为与形貌控制

研究了较高含铁量的铝硅合金中，铁相在不同合金成分，冷却速度以及不同含锰量下的凝固行为和微观组织形貌，对α铁相基于β铁相形核长大的现象进行了分析。并对铁相的形核理论进行了初步的探讨，结果表明，在含铁1．4％（质量分数）的铝硅合金中，加0．7％的锰能使铁以α相的形式凝固，但冷速较高时，不能完全避免针状铁相的出现；锰的加入量增加到1．4％（Fe/Mn=1:1)时，较高冷速下，仍有针状铁相出现，且使初生铁相更加粗大，在同样的铁锰含量下，亚共晶铝硅合金中的初生铁相明显比共晶合金要少，且α铁相在α铝树枝晶中会形成一种细密的树枝晶结构，可以作为基体的强化相，而形核不是影响铁相形成不同晶体结构的主要原因。     

电磁分离降低铝硅合金中铁含量

利用电磁分离法去除铝熔体中初生富铁相,以降低合金中铁含量,并在自制电磁分离实验装置上对A-12%S-1.1F-1.2%Mn熔体进行连续电磁分离,结果表明,经过一次电磁分离使熔体中＞10um的初生富铁相全部去除,铁含量从1．13％降低到0．67％,而处理后的合金重熔凝固后仍然形成大量初生富铁相,再次进行电磁分离处理则使铁含量进一步降低到0．41％,Fe铝熔体中扩散和富铁相的凝固特性决定需要两次以上电磁分离才能有效地降低合金中铁含量,达到了铝硅合金工业生产的需要。     

Nb变质剂对过共晶Fe-4.5B-1.0C合金组织细化的影响

借助扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,研究了Nb铁变质剂对过共晶Fe-4.5B-1.0C合金显微组织的影响。该合金的主要物相为α相、初生Fe2B和少量的Fe3(C,B)。在Nb变质合金凝固伊始,钢液中的铌和碳生成大量的NbC。Nb对初生Fe2B细化效果非常显著,在含量仅为0.3%时就使初生Fe2B尺寸由未变质处理的81.4μm减小到23.9μm。在铌含量超过0.3%时,变质效果减退。初生包晶Fe3(C,B)数量因Fe2B尺寸细化急剧增多,又随变质剂的增加逐渐减少,并在Nb含量为1.2%时完全消失。     

ZnAl10Cu2合金铸态显微结构及相结构分析

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等对ZnAl10Cu2合金的铸态显微结构和相结构进行了观察和分析,并对其组织的形成机制进行了研究.研究表明:铸态ZnAl10Cu2合金的凝固组织由初生枝晶α1及其外围的棒状共晶(α2+β)组成,在随后的冷却过程中初生α1相和共晶组织中α2相均发生共析反应,得到层片状共析组织(α+η),而在室温时效中未完全转变的α1相和α2相均发生不连续沉淀形成粒状沉淀组织,其中初生α1相,为富Al相,是Zn在Al中形成的固溶体,属于强化相,晶体结构为面心立方,β为富Zn相,晶体结构为密排六方.     

固液混合铸造ZA12合金的组织研究

采用固液混合铸造技术制备ZA12合金,研究合金熔体过热度、粉末加入量和粉末粒度等工艺参数对固液混合铸造ZA12合金组织的影响,并与金属型铸造、半固态铸造组织进行对比研究.结果表明:固液混合铸造组织相对金属型铸造铸态组织与半固态组织,枝晶完全破碎,初生相组织明显细化并偏向于团球状,且分布较为均匀;工艺参数对合金组织有很大影响,在过热度为40 ℃,粉末加入比例为0.3,粉末粒度为200-400目 (38～74)条件下,合金的组织细小、分布均匀,初生相含量也较低;3种工艺制备的ZA12合金的组织都是由η-Zn相、β-AlZn相及少量α-Al相组成.     

碳化钨钢结硬质合金GJW50的微观组织分析

本文研究了碳化钨钢结硬质合金GJW50的微观组织。在电镜下观察到硬质相WC晶粒边界的溶解迹相和晶粒内的位错以及不同热处理状态钢基体的组织形态;通过x-射线物相分析结果表明,退火态合金的主要相是WC、α-Fe、M_3C和M_6C型复合碳化物;淬火高温回火态的主要相是WC、α-Fe和M_6C型复合碳化物;用扫描电镜和电子探针微区相成份分析结果证明,硬质相WC晶粒有局部溶解于钢基体,并发现GJW50合金组织中存在有“贫铁”和“富铁”两种类型的硬质相。     

Fe-Si合金在落管中无容器凝固的组织形成规律

采用落管方法实现了Fe-66.7(原子百分数)Si 合金的无容器凝固, 得到直径0.1~1.0 mm的合金小球. XRD, EDS和SEM测试结果表明: 凝固组织均由初生α相和α+ε 共晶组织组成. 随液滴直径减小, 初生a相发生“小平面生长-非小平面生长”转变, 共晶组织形态也发生了改变. 在Ø0.2 mm小球中, 同一样品的不同位置凝固组织也发生了这种转变. 并且随小球直径减小, 初生相宽度减小. 采用Newton冷却定律计算出不同直径液滴在落管中自由下落时的冷却速率, 并分析了冷却速率对凝固组织形貌的影响.     

时效对Ti_3Al—Nb合金显微组织与拉伸性能的影响

研究了Ti_3Al-Nb(Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo)(at％)合金时效过程中组织与性能的变化。结果表明,合金经α_2 β两相区1000℃lh/WQ固溶处理后,分别在650、750和850℃时效24h空冷,会使其析出二次针状α_2相和大量“O”相。随着时效温度的升高,初生α_2相长大,二次针状α_2相和“O”相球化。“O”相除以块状形式存在于初生α_2相周围外,还成片分布于初生α_2相内部。时效温度降低,室温,高温拉伸强度减小,而延伸率逐渐升高。时效态室温拉伸断口形貌为混合型断口。     

镍铬基K648合金α—Cr相析出的组织敏感性

研究了合金成分和热处理制度对K648合金组织中仪α-Cr相析出形态和力学性能的影响,并通过Thermo-calc软件计算了K648合金平衡相析出规律．计算结果表明合金中的析出相主要为α-Cr、γ^1相和M23c6碳化物．通过实际组织观察得出合金中α-cr相的析出形态对cr含量和热处理工艺制度极为敏感,具体表现为α-Cr相形态的多样性．力学性能测试进一步表明合金的室温拉伸性能、冲击性能均受α-Cr相形态和分布的影响,即合金性能表现出组织敏感性．     

Sn-15%Pb合金电脉冲孕育处理效果时间相关性研究

采用Sn-15%Pb合金作为实验材料,在保持熔体过热90℃的条件下,对其进行不同时间的电脉冲孕育处理.利用金相组织观察和热分析等手段来评价电脉冲孕育处理对合金凝固组织和凝固过程的影响.结果表明:经电脉冲孕育处理后,Sn-15%Pb合金凝固组织发生了明显的变化,凝固组织中的富Sn初生相形态从树枝晶转变为颗粒状;与凝固组织的变化相对应,合金的凝固过程也发生了明显的改变,初生相形核的最低温度有较大幅度的提高;但随着电脉冲处理时间的延长,凝固组织中粒状晶的数量总体呈现出"少-多-少-多"的周期性变化规律;与之相对应,初生相形核温度的变化也随电脉冲孕育处理时间的延长呈现出周期性.     

Effect of Cr content and cooling rate on the primary phase of Al-2.5Mn alloy

The effect of Cr content and cooling rate on the microstructure of Al-Mn alloy was studied using well resistance furnace melting, and the alloy was analyzed using scanning electron microscopy(SEM) and X-ray diffraction(XRD). The experimental results showed that adding Cr could significantly improve the morphology of the primary phase in the Al-2.5Mn alloy. Without Cr, the primary phase in the alloy was thick, needle-like, and strip-like structure. After adding 0.2 wt%-0.5 wt% Cr, the primary phase in the upper part of the alloy was gradually fined and reached the best effect at 0.35 wt% Cr. When the content of Cr was 0.5 wt%, the microstructure of the primary phase in the upper part began to coarsen. The bottom of the alloy was a large bulk phase, but still much finer than that without adding Cr. XRD and SEM analysis showed that the precipitation phase at the bottom was mainly Al_(85)Mn_7Cr_8, while the fine microstructure at the top was Al_6Mn and Al_3Mn. The results of the cooling rate experiments showed that the primary phase of Al-2.5Mn-0.35Cr was further refined, and the eutectic microstructure was partly achieved, under air-cooling condition. And when the cooling method was iron die-cooling, the microstructure of the Al-2.5Mn-0.35Cr alloy was changed into a eutectic microstructure.     

Numerical modeling and experimental validation of microstructure in gray cast iron

To predict the amount of different phases in gray cast iron by a finite difference model (FDM) on the basis of cooling rate (R), the volume fractions of total γ phase, graphite, and cementite were calculated. The results of phase composition were evaluated to find a proper correlation with cooling rate. More trials were carried out to find a good correlation between the hardness and phase composition. New proposed formulas show that the hardness of gray cast iron decreases as the amount of graphite phase increases, and increases as the amount of cementite increases. These formulas are developed to correlate the phase volume fraction to hardness. The results are compared with experimental data and show reasonable agreement.     

冷却方式对CB2钢中BN相形态及力学性能的影响

为研究冷却方式对新一代铁素体耐热钢中BN相形态及力学性能的影响,制备了含B质量分数为0.012%的CB2钢,经过1 100℃奥氏体化后,分别进行了空冷和水冷.结果表明:经过奥氏体化的CB2钢随着冷却速度的增加,基体中BN相的尺寸随着减小,水冷试样的基体中出现尺寸为600 nm的BN相,并且试样的力学性能都得到了提升;空冷试样中BN相呈不规则块状,内部出现裂纹和碎裂现象,而水冷试样中BN相呈长方体型,结构紧实;冷却速度的增加,缩短了CB2钢基体中BN晶核长大阶段的时间,而过冷度的增大,使BN的形核率增加,因而在基体中形成弥散分布的细小BN相.     

Mn元素对过流冷却过共晶Al-22Si-2Fe-xMn合金显微组织及耐磨性的影响

采用常规铸造和分段式倾斜板过流冷却铸造工艺制备Al-22Si-2Fe-xMn合金,研究表明:过流冷却制备工艺能够改善初生Si形貌及尺寸,但对针状富Fe相作用有限.利用扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等手段分析过流冷却条件下Mn元素添加对富Fe相晶体结构的影响,通过摩擦磨损实验研究不同Mn/Fe质量比的过共晶Al-Si合金的硬度及耐磨损性能.结果表明:随着过流冷却铸造过共晶Al-Si合金中Mn/Fe质量比增加,合金中四方结构的长针状富Fe相逐渐减少直至基本消失,当Mn/Fe质量比为0.7时,富Fe相主要为六方结构的块状或鱼骨状α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,此时,合金耐磨性较未添加Mn元素时有所提升,磨损机制以磨料磨损方式为主.     

X射线全谱图拟合定量相分析铁矿石

应用X射线粉末衍射技术和Rietveld全谱图拟合法分析铁矿石中所含的物相及其含量。该铁矿石主要由Fe2O3,FeOOH,SiO2,Al2(Si2O5)(OH)44种矿物组成,它们的含量分别为86.20%,9.59%,3.58%,0.64%。精修得到铁矿石各物相结构参数与已报道的数据相当接近,所测试样中铁的百分含量与化学分析法所得结果非常接近。该方法定量相分析铁矿石所获得的结果是可靠的。     

Microstructural characteristics and electrical resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys

The rapid solidification behavior of Co-Sn alloys was investigated by melt spinning method.The growth morphology of αCo phase in Co-20% Sn hypoeutectic alloy changes senistively with cooling rate.A layer of columnar αCo dendrite forms near the roller side at low colling rates.This region becomes small and disappears as the cooling rate increases and a kind of very fine homogeneous microstructure characterized by the distribution of equiaxed αCo dendrites in γCo3Sn matrix is subsequently produced.For Co-34.2% Sn eutectic alloy,anomalous eutectic forms within the whole range of cooling rates.The increase of cooling rate has two obvious effects on both alloys:one is the microstructure refinement,and the other is that it produces more crystal defects to intensify the seattering of free electrons,leading to a remarkable increase of electrical resistivity,Under the condition that the grain boundary reflection coefficient γ approaches 1,the resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys can be predicted theoretically.     

形变量和冷却速度对低碳微合金管线钢晶粒细化的影响

以管线钢X52为研究对象,在Gleeble1500热模拟机上,主要进行了在奥氏体未再结晶区不同形变量和冷却速度对X52的相变行为及显微组织影响的研究·通过光学显微镜、扫描电镜分析技术可以发现,随形变量和冷却速度的增加,晶粒明显变细·实验结果表明,在奥氏体未再结晶区轧制可以大大地增加铁素体的形核位置,使晶粒细化;同时冷却速度的增大,使铁素体的形核驱动力加大,形核率增加,也使晶粒明显细化·另外,与低碳钢不同的是,在铁素体晶粒边界和铁素体晶粒内部可以观察到有第二相的析出,在奥氏体未再结晶区轧制时,第二相的析出可以抑制再结晶,并且,析出物的存在不仅阻碍位错的运...     

空位晶体相场模型模拟二维晶体相形貌图

[目的]揭示空位晶体相场模型(VPFC)中二维周期性晶体相空位缺陷结构形貌。[方法]对标准晶体相场模型的自由能函数进行修正得到空位晶体相场模型,再利用空位晶体相场方程,研究二维相图中不同相晶体结构形貌图,以及晶体结构中出现空位的条件。[结果]当平均原子密度数值位于不同晶体相时,呈现出不同的二维周期性晶体结构形貌图。[结论]将晶体结构形貌图与其原子密度曲线对照,可见该模型中晶体相结构主要有六角"凸起"相、条状相和六角"凹坑"相。当平均原子密度数值位于相图中局部粒子相和六角"凸起"相之间时,二维周期性晶体结构中将出现空位,并且晶粒内部空位随机分布,空位数目与原子密度值有关。     

Microstructure evolution in grey cast iron during directional solidification

The solidification characteristics and microstructure evolution in grey cast iron were investigated through Jmat-Pro simulations and quenching performed during directional solidification. The phase transition sequence of grey cast iron was determined as L → L + γ → L +γ + G → γ + G → P (α + Fe₃C) + α + G. The graphite can be formed in three ways:directly nucleated from liquid through the eutectic reaction (L → γ + G), independently precipitated from the oversaturated γ phase (γ → γ + G), and produced via the eutectoid transformation (γ → G + α). The area fraction and length of graphite as well as the primary dendrite spacing decrease with increasing cooling rate. Type-A graphite is formed at a low cooling rate, whereas a high cooling rate results in the precipitation of type-D graphite. After analyzing the graphite precipitation in the as-cast and transition regions separately solidified with and without inoculation, we concluded that, induced by the inoculant addition, the location of graphite precipitation changes from mainly the γ interdendritic region to the entire γ matrix. It suggests that inoculation mainly acts on graphite precipitation in the γ matrix, not in the liquid or at the solid-liquid front.     

纯铁氮化层时效的透射电镜研究

用透射电镜研究了纯铁离子氮化缓冷后时效时,其扩散层中相的转变过程,并用实验力学中测定宏观应变的Moire法原理,通过对电镜水纹图象进行分析,测定了a"与a_N相间的共格应变值。