定向凝固制备多晶硅柱状晶的研究

为了控制定向凝固过程中柱状晶的稳定生长,结合真空定向凝固技术,在一定的工艺参数下,利用真空定向凝固设备成功制备出具有单向凝固组织的多晶硅材料,通过对制备的多晶硅锭从纵截面和不同位置横截面的微观组织进行研究,分析得出了定向凝固过程中多晶硅垂直于底部的柱状晶和大晶粒形成的最佳工艺参数,通过X射线衍射检测,显示晶体择优取向为<111>面,文章还利用晶粒淘汰机制和柱状晶合并机制合理解释柱状晶体长大过程.     

高纯铝定向凝固中晶粒的生K特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭,并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究.结果表明,初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并,随着保温时间的增加,晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态;过渡区晶粒在晶界夹角处形核,并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况;多晶生长暂停拉伸时,新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大,而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关.     

高纯铝定向凝固中晶粒的生长特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭，并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究．结果表明，初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并，随着保温时间的增加，晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态；过渡区晶粒在晶界夹角处形核，并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况；多晶生长暂停拉伸时，新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大，而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关．     

Al-1%Si单晶制备工艺及微观组织分析

在自制的真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固设备上成功制取了具有单晶组织的φ8mm Al-1%Si合金棒材,并对其组织演变过程及稳定性进行了研究.分析了定向凝固过程中,硅颗粒在单晶组织中的分布形态,提出了使硅固溶或弥散均匀分布于铝基体中的措施.     

大直径单晶铜棒材的连续定向凝固制备

采用自制真空熔炼、氩气保护连续定向凝固设备成功制备出了大直径单晶纯铜棒材,研究了工艺参数对大直径连续定向凝固纯铜棒材凝固组织与表面质量的影响,分析测试了连续定向凝固大直径纯铜棒材的力学性能和电学性能.结果表明:在熔体温度1150～1180℃、结晶器出口温度750℃、冷却水量900 L·h-1、冷却距离50 mm以及拉坯速度9 mm·min-1时,可连续稳定地制备直径为φ16mm的表面光亮的单晶纯铜棒材.其抗拉强度128.52MPa,延伸率76.7%,导电率105.2%IACS,具有优良的力学性能和电学性能.     

真空熔炼、氩气保护连续定向凝固技术

阐述了真空熔炼、氩气保护下引法连续定向凝固工艺.该工艺将真空感应熔炼和连续定向凝固技术结合在一起,集熔化、提纯、凝固于一体,控制方便,搅拌、脱氧能力强,生产效率高,能生产纯净度高、性能好的定向凝固材料.对该工艺生产的纯铜棒材的质量进行了分析.     

相场法模拟第二相颗粒对柱状晶定向生长的影响

[目的]第二相颗粒的存在能影响晶粒的长大,提高材料的力学性能,因而我们用计算机模拟了含第二相颗粒的镍基合金材料在再结晶后的定向退火过程中的柱状晶生长。[方法]在相场法的基础上引入一个温度控制晶界运动的二维平面退火模型,使用该模型对含第二相颗粒的样品进行定向退火处理,观察退火过程中组织形貌的变化,并从第二相颗粒的含量和位置两个方面来讨论退火过程中第二相颗粒对柱状晶组织生长的影响,通过对柱状晶长宽比的统计来反应这些变化。[结果]定向退火处理可产生柱状晶结构;弥散分布的第二相颗粒的存在不利于柱状晶生长,并且含量越高柱状晶越粗,长宽比越小。[结论]第二相颗粒位置可以改变柱状晶晶界的形成方向,间距可以影响长宽比的大小,颗粒间的横向间距和纵向间距都存在一个临界值使柱状晶的长宽比最大。     

无取向电工钢脱碳组织的动力学分析

无取向电工钢两相区脱碳退火获得柱状铁素体晶粒可有效改善材料组织的均匀性.本文从动力学角度分析柱状晶的生长过程.柱状晶的形成分为“形核”和定向生长两个阶段,其中定向生长过程本质上是反应扩散和再结晶长大共同引起的界面迁移,且在动力学上符合抛物线规律,但其生长速率与退火温度之间并非呈单调的变化关系,而是在900℃时呈极大值.最后结合柱状晶生长速率的导出公式得到柱状晶“晶核”的尺寸约束条件,这对实际生产过程中无取向电工钢脱碳工艺的设计有一定的指导意义.     

Fabrication of Unidirectional Fibrous Crystal Reinforced Super High Strength Steel Wire

提出了将连续定向凝固技术与低温强塑性加工相结合,制备连续纤维晶强化超高强度钢丝的思想,并在实验室成功地制备了具有单向柱状晶组织的铸铁与不锈钢铸棒,证实了连续定向凝固技术用于钢铁材料是可行的。     

单向纤维晶强化超高强度钢丝制备

提出了将连续定向凝固技术与低温强塑性加工相结合,制造备连续纤维晶强化超高强度钢丝的思想,并在实验室成功地制备了具有单向柱状晶组织的铸铁与不锈钢铸棒,证实了连续定向凝固技术用于钢铁材料是可行的。     

直浇道电磁搅拌对连铸坯凝固组织影响

中缩和偏析缺陷对铸坯质量有很大的影响，在直浇道外施加电磁搅拌可以明显地改善连铸坯的凝固组织，并提高连铸坯的质量。选用低熔点Sn-3.55Pb合金浇注试样，用实验方法研究直浇道电磁搅拌对铸坯凝固 组织的影响，并用数值模拟作为辅助手段分析了影响因素。实验证明：施加直浇道电磁搅拌后，铸坯的晶粒细化，等轴晶区扩大，柱状晶区减小；在降低过热度的情况下，施加电磁 搅拌，可避免直浇道堵塞，保证浇注顺利进行，而且铸坯的凝固组织更加细小；在直浇道外施加电磁搅拌，不仅改变了金属液的流动形态，而且提高了浇道内的最低温度，使浇道内的温度分布均匀。     

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.     

真空冶金法提纯锑掺杂单晶硅埚底料的实验研究

采用真空定向凝固技术,在不同真空定向凝固条件下,对拉制锑掺杂的单晶后的埚底料进行提纯并得到铸锭.对不同生长条件下铸锭的生长形貌进行分析.同时,通过ICP-AES测定了铸锭纵向的杂质元素的分布.结果表明,杂质Sb从底端到中上端由于定向凝固的作用呈现浓度升高,从中上端到顶端由于真空蒸馏的作用呈现浓度降低.     

掺铝P型单晶硅尾料真空冶炼提纯研究

利用真空蒸发和定向凝固技术去除掺铝P型单晶硅尾料中铝杂质的方法,通过晶相仪、EBSD和ICP-AES检测,被证实是非常有效的.铝含量检测结果表明:提纯后的铝含量沿多晶硅铸锭纵向由下到上逐渐增高,且总量较提纯前有较大幅度的降低.     

洁净钢氮化钛凝固细化技术的基础

从理论上研究洁净钢凝固过程中TiN的析出和形核规律,通过试验探讨洁净钢凝固过程TiN形核并作为铁素体非均质形核核心,以及细化连铸坯凝固组织消除宏观偏析的可能性.利用基本凝固理论计算得出了TiN在凝固初期析出的条件,并利用对比试验方法研究了TiN的实际细化效果.研究表明,通过严格的工艺控制,利用TiN形核是一种细化洁净钢凝固组织的有效手段.     

深过冷Cu-Ni-Fe三元合金自定向快速凝固

利用熔融玻璃净化结合循环过热,在２５～３０４Ｋ过冷度范围,分析了Ｃｕ－３９％Ｎｉ－６％Ｆｅ（ｗｔ％）三元合金凝固过程过冷组织的演化规律。确定了负温度梯度下实现自定向凝固的过冷度条件：下限为能够抑制快速凝固过程中形成的枝晶熟化的最低过冷度,上限为快速凝固过程中枝晶不发生准球状化转变的最高过冷度;就研究的合金而言,过冷度范围为１１０～１８０Ｋ。在定向凝固的过冷度范围内,无需人为控制固液界面前沿的温度梯度,而且,以点触发试样端部,可以获得单晶