凝固组织

摘要： 为改善20CrMnTi钢小方坯凝固组织,基于ProCAST软件中的CAFE模型,对其凝固组织进行数值模拟,研究了不同钢水过热度、铸坯拉速、二冷比水量对凝固组织的影响。模拟结果表明,降低钢水过热度、提高铸坯拉速、降低二冷比水量均可达到增大铸坯等轴晶率和细化晶粒的目的,其中过热度对其影响最大。过热度每降低10°C,等轴晶率平均增加3.7%;拉速每增加0.1 m/min,铸坯等轴晶率平均增加1.8%;比水量每降低0.1 L/kg,铸坯等轴晶率平均增加1.65%。生产应用表明,钢水过热度30°C时,当拉速由原2.2 m/min降低至2.1 m/min,二冷比水量由0.6 L/kg提高至0.7 L/kg,铸坯中心疏松明显减少。

摘要： 在常重力场和N g超重力场下制备了Cu-8%Ag(质量分数)合金试样,研究了超重力对Cu-8%Ag合金凝固组织的影响。结果表明,超重力引起的熔体对流对试样底部的冲刷作用强于试样顶部,造成底部柱状枝晶的生长弱于试样顶部,超重力试样得到了细小均匀的等轴晶区,Ag棒状析出相的直径由常重力的56.1 nm细化到超重力下的39.2 nm,超重力没有产生明显的宏观偏析,但会影响Ag在Cu基体和离异共晶组织中的分布。

摘要： 为了改善220 mm×260 mm矩形GCr15轴承钢铸坯心部组织,提高元素分布均匀性,以稳定轴承产品质量,在凝固过程中利用脉冲磁致振荡(简称PMO)技术对铸坯进行处理。取样检测结果表明,相比未经过PMO技术处理的铸坯(对比坯),PMO处理坯的中心缩孔明显减小,凝固组织的初生相占比波动显著降低,C、Cr、Mn、Si元素含量的分布更加均匀。

摘要： 采用数值模拟对选区激光熔化20μm微熔池凝固过程的微观组织演化进行了模拟,研究了微熔池Y轴空间等距截面凝固组织的平均晶粒尺寸和形状因子的变化。模拟结果表明:微熔池内晶粒沿垂直于熔池壁面的方向择优生长,XZ、YZ截面组织多为柱状晶,凝固组织的平均晶粒尺寸和形状因子均先增大再减小,微熔池中心晶粒的平均形状因子和尺寸最大。

摘要： IN617B镍基高温合金是700°C先进超超临界燃煤电站的主要候选材料。采用OM、SEM、TEM、EDS、EPMA和热力学计算等方法研究Ta对IN617B镍基高温合金凝固行为及组织的影响。研究结果表明:IN617B合金的凝固组织呈典型的树枝晶形貌,在枝晶间和晶界处分布着网状的M_(6)C、板条状的M_(23)C_(6)和颗粒状的Ti(C,N);Ta的加入促进富Ta的MC碳化物的析出,显著抑制M_(6)C和M_(23)C_(6)的析出,并且降低合金元素Al、Mo和Ti的偏析程度;Ta的加入明显降低MC碳化物的析出温度,但未改变合金的凝固路径:L→γ→MC或Ti(C,N)→M_(6)C→M_(23)C_(6),在凝固过程中MC和Ti(C,N)易与M_(6)C碳化物形成共生组织。该研究为IN617B镍基高温合金的合金优化和铸造组织调控提供理论基础和数据支持。

摘要： 建立了25MnSiV连铸坯凝固组织数学模型,研究拉速、过热度、二冷区给水量对连铸坯微观组织的影响规律。结果表明,提高拉速、低过热度浇注及降低二冷区给水量均能获得更多的等轴晶;与拉速和过热度相比,二冷区给水量对铸坯凝固组织的影响更大。

摘要： 采用液态金属定向凝固试验研究了温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响规律。结果表明:温度梯度约为50°C/cm的情况下,定向凝固过程中籽晶段可分为完全熔化区、糊状区、热影响区和原始组织区。将温度梯度提高到200°C/cm,可以缩小糊状区和热影响区范围,提高热影响区元素的均匀化程度。高温度梯度可以消除籽晶原始组织对一次枝晶间距的影响,抑制籽晶回熔区杂晶的形成。

摘要： 采用传统冶炼技术生产的高速钢存在碳化物粗大及其偏析严重等质量问题。高性能高速钢的生产技术有电渣重熔法、粉末冶金法和喷射成形法等。控制高速钢中碳化物的技术有稀土元素合金化、孕育剂变质处理等化学方法,以及电磁搅拌、脉冲电流技术、脉冲磁场技术、脉冲磁致振荡技术等物理方法。脉冲磁致振荡技术(pulse magneto-oscillation,PMO)是新一代电磁冶金技术,其改善高速钢凝固组织的效果更明显。今后,应进一步研究PMO细化高速钢碳化物的机制,优化适用于高速钢工业生产的PMO参数,探索PMO与稀土元素的共同作用对高速钢凝固组织的影响。

摘要： 随着航空航天等高新技术领域的迅猛发展,新一代高性能、高效率的超高温结构材料及其制备技术日益成为世界各国航空航天战略发展的重点。超高温氧化铝基共晶陶瓷具有天然杰出的抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变、高强度等优良特性,在1400°C以上高温、水氧腐蚀等极端环境下服役具有突出的优势和巨大的发展前景。概述了超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固技术的发展现状;探讨了氧化铝基超高温陶瓷高梯度定向凝固过程中缺陷的形成机理及其抑制措施;重点总结和评述了定向凝固氧化铝基共晶陶瓷的组织特征及均细化调控方法、共晶陶瓷晶体取向及织构调控方法,以及氧化物共晶陶瓷力学性能和强韧化调控方法;展望了高梯度定向凝固技术制备高性能大尺寸氧化物共晶陶瓷的发展趋势和突破点。

摘要： 镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文从镍基单晶高温合金的凝固特性、凝固组织、TCP相析出及蠕变性能等方面出发,综述了Ru元素对镍基单晶高温合金影响的研究进展,系统分析了Ru的添加对合金凝固路径、凝固特征温度、微观偏析等凝固特性及共晶、碳化物等凝固组织的影响规律,并重点探究了Ru的添加能抑制TCP相析出及提高合金蠕变性能的原因。目前由于多组元交互作用对组织与性能影响机理的复杂性,使得含Ru高温合金的成分设计与优化具有更高的挑战,建议未来含Ru高温合金的相关研究从富Ru新相的析出原因及抑制、Ru添加对凝固缺陷的影响及Ru与其他元素交互作用对“逆分配”效应及TCP相析出的影响机制等方面做进一步探究,为发展新型高性能含Ru高温合金的设计提供思路。

摘要： 通过使用熔融包覆和循环过热技术系统的获得了Ni75Cu25、Ni70Cu30合金在不同过冷度下凝固组织.使用光学显微镜,观察到了合金在不同过冷度下的凝固组织,系统的研究了2种过冷合金体系在不同过冷度下的组织演化规律,并在低过冷度和高过冷度下分别得到两次晶粒细化组织.根据得到的微观组织,可以在高过冷度下清楚的看到退火孪晶存在的现象,这是再结晶发生的一个重要证据.

摘要： 研究了Nd对半固态A356铝合金凝固组织细化的影响.在半固态A356铝合金中添加不同含量的Nd,可以生成Nd3Al11、NdAl3、NdAl2三种稀土铝化物.通过不同维度的错配度计算,在形核基底(NdxAly)与初生相的不同匹配关系里,不同晶向上存在不同的错配度,这对初生相的形核效率及细化有显著的影响,因此Nd3Al11、NdAl3、NdAl2均可以作为有效形核质点.随着Nd添加量的变化,NdxAly的产生顺序,形貌及分布也各不相同.结果表明,在A356铝合金中添加0.3％的Nd,并在650°C浇注625°C保温1min后水淬,对应晶粒平均等积圆直径为110.82μm,形状因子为0.63,获得初生相细化效果最好.根据XRD分析可知在细化条件最好的Nd添加量下,初生相大部分是以粒状的NdAl3作为形核基底.

摘要： 采用CAFE模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响.结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化.

摘要： ZA27合金以其优良的抗拉性能、良好的减振性能、耐磨性以及熔炼工艺简单等优点，在铸造合金及其熔炼的过程中，常通过细化晶粒的方法来提高力学性能。研究了不同超声功率(0～900W)和作用时间(0～90s)对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响.其结果表明在520°C熔体保温条件下,随着超声功率或超声作用时间的不断提高,合金的初生相均先细化后粗化,分别在700W和30s达到最佳细化效果;当超声功率为700W,处理时间为30s时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度和伸长率分别为435.16MPa和6.11％;通过观察合金拉伸断口,发现经过超声熔体处理的ZA27合金拉伸试样断口表现为脆性断裂和韧性断裂的混合型断裂特征,具有较多的韧窝和撕裂棱.

摘要： 利用分形几何中的分形维数定量表征,铝熔体经低过热度浇注和电磁搅拌作用下半固态合金浆料中初生相的尺寸细化和球化程度.通过OM、Matlab软件平台编制计盒维数法计算程序,研究半固态初生相α-A1形貌的分形特征和电磁搅拌方式对其形貌分形维数变化规律的影响.结果表明,合金的凝固组织具有分形特征,可通过分形维数对初生相尺寸细化和球化程度进行定量表征.初生相的形貌分形维数随搅拌方式由无搅拌、单向连续搅拌过渡为双向连续搅拌时,呈逐渐减小的变化规律,是一个降维的过程.在双向连续搅拌作用下初生相的分形维数最小,晶粒细化球化程度达到最佳.

摘要： 细晶铸造可显著提高高温合金铸件的低周疲劳寿命和可靠性,是高温合金制备发展的重要方向之一.本工作开展了不同过热和脉冲磁场作用下K4169镍基高温合金的凝固实验,研究了不同过热条件下脉冲磁场对K4169镍基高温凝固组织的影响,并结合模拟计算和筛网实验分析了不同过热条件下脉冲磁场的细化机理.

摘要： 为控制高寒地区油汽用连铸异形坯质量,采用元胞自动机(CA)—有限元(FE)耦合模型,系统的研究了中间包过热度、铸坯拉速、二冷强度等连铸工艺参数对异形坯凝固组织的影响规律.异形坯模型预测表面温度曲线与工业实验测温结果趋于一致;凝固组织与试验铸坯的微观组织形貌基本一致.研究结果表明:过热度由35°C降低到15°C时,异形坯等轴晶率明显提高,晶粒数目增加4266个,晶粒平均半径减小2.3×10-5m,晶粒平均面积增大3.068×10-7m2.拉速由0.65m/min增加到0.75m/min,二冷配水量由0.5倍标准配水量增加到1.5倍标准配水量,异形坯等轴晶率变化不明显.因此降低过热度可以显著提高等轴晶率,并且达到细化晶粒效果.在保证正常生产的前提下,建议控制中间包钢水在15°C左右.

摘要： 本文研究了C3604铜合金在有无电磁搅拌下水平连铸得到的铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素Pb的分布.试验结果表明,在C3604铜合金水平连铸的过程中施加电磁搅拌能有效地细化晶粒并影响Pb元素在横截面上的分布,并且电磁搅拌有效地抑制了在常规水平连铸过程中出现的铸坯横截面上中下部位组织分布不均匀的现象.表现在:铸坯横截面的凝固组织由上方主要为细小柱状晶、下方为粗大柱状晶变为均为细小的等轴晶,铸锭上部凝固滞后的现象消除;合金元素Pb的宏观偏析得到抑制,并且电流为35Hz、100A的组织优于其他组织.

摘要： 铝加工工业中在线添加以Al-5Ti-1B为代表的晶粒细化剂已得到了半个多世纪的成功应用,在髙质量的均质化细晶铸锭生产中发挥了不可或缺的作用.虽然在常见的铸造条件下,商用铝-钛-硼晶粒细化剂对铝合金的凝固组织具有优异的细化效果,但一个容易被忽略的事实是其细化效率却相当低下,加入的硼化物粒子中只有大约1％起到了有效形核核心的作用,其余粒子则没有发挥作用,甚至成为有害的杂质.作者从强异质形核条件下凝固过程的特点出发,从热扩散效应、溶质扩散效应和中毒效应三个方面分析了造成细化剂效率低下的原因,并讨论了硼化物粒子尺寸分布、冷却速度等因素对细化效率的影响.

摘要： 本文研究了不同Mn、Si含量的复杂黄铜的凝固组织和干滑动摩擦磨损行为.研究发现,随着Mn、Si含量的增加,形成的Mn5Si3硬质相体积分数和颗粒尺寸逐渐增大,初生Mn5Si3相的形貌由细小的短棒状转变为粗大的长棒状,并且Mn、Si含量较高时会有共晶Mn5Si3相生成.此外,复杂黄铜的耐磨性和其硬度以及颗粒的体积分数、形貌密切相关,基体中较软的α相形成会显著降低黄铜合金的硬度,从而大幅降低其耐磨性.而当Mn、Si含量较高时,形成的粗大初生Mn5Si3颗粒容易产生裂纹,从而严重降低复杂黄铜的耐磨性.当Mn、Si含量适中时,组织为较为细小的初生Mn5Si3相和共晶Mn5Si3相的结合,使得复杂黄铜获得最佳的耐磨性.

摘要： 本发明涉及一种制备纯净的定向凝固金属组织用凝固装置，包括承载机架、熔炼炉、结晶炉、结晶冷凝机构、注流管、注流调节机构、负压泵、增压泵及驱动电路，熔炼炉、结晶炉均为嵌于承载机架内，熔炼炉与结晶炉通过注流管连通，结晶冷凝机构与结晶炉下端面连接，注流调节机构下半部嵌于熔炼炉内，负压泵、增压泵分别与熔炼炉、结晶炉连通，驱动电路嵌于承载机架外侧面。其铸锭方法包括设备装配，环境预制，转炉作业及结晶作业等四个步骤。本发明一方面降低了金属熔融及冷凝结晶作业时金属氧化物产含量；另一方面可实现对金属冷凝结晶时凝固速度、结晶方向进行精确调控，有效地改善金属铸锭的显微组织。

摘要： 本实用新型涉及一种制备纯净的定向凝固金属组织用凝固装置，包括承载机架、熔炼炉、结晶炉、结晶冷凝机构、注流管、注流调节机构、负压泵、增压泵及驱动电路，熔炼炉、结晶炉均为嵌于承载机架内，熔炼炉与结晶炉通过注流管连通，结晶冷凝机构与结晶炉下端面连接，注流调节机构下半部嵌于熔炼炉内，负压泵、增压泵分别与熔炼炉、结晶炉连通，驱动电路嵌于承载机架外侧面。本发明一方面降低了金属熔融及冷凝结晶作业时金属氧化物产含量；另一方面可实现对金属冷凝结晶时凝固速度、结晶方向进行精确调控，有效地改善金属铸锭的显微组织。

摘要： 本发明公开了一种具有弥散型复合凝固组织的Cu‑Cr电触头合金的凝固制备方法，属于Cu‑Cr电触头合金材制备技术领域。采用向Cu‑Cr合金添加Cr

摘要： 本发明公开了一种纵向磁场下定向凝固CET细化金属凝固组织的方法，步骤包括：首先将定向凝固坩埚连接于定向凝固装置的拉杆上，组成抽拉系统，使其能在加热炉中抽拉作直线移动；然后在坩埚内装入固态金属材料，将加热炉内腔炉温加热到设定温度，使坩埚中的金属材料熔化，并按照设定时间对熔化后的金属熔体进行保温，然后开启抽拉系统，以设定的拉速进行定向抽拉，在抽拉过程中，向金属熔体施加纵向磁场，并始终保持坩埚内的金属固液界面处于具有设定磁场强度的稳恒磁场区域；抽拉结束后，即获得凝固后的金属棒材。本发明利用Seeback效应，通过纵向磁场作用于定向凝固的固液界面将柱状晶转变为等轴晶，从而获得细化的金属凝固组织。

摘要： 本发明是一种改善金属凝固缺陷、细化凝固组织的方法和装置，该方法及装置包括励磁电源和磁场发生装置，磁场发生装置浸入铸件（铸坯）及连铸的金属液中，通过电磁力及焦耳热效应，在金属液内部将磁场发生装置内表面上的晶核剥落，并利用磁场引发熔体振动及对流，将大量晶核持续地分散到金属液中，缩短金属凝固过程中的补缩距离，抑制铸件、铸坯（锭）中心缺陷，减轻A偏析，并细化凝固组织，同时可以防止表面夹杂卷入内部。本发明用于黑色金属以及有色金属在真空和非真空条件下铸件、连铸坯、模铸锭、模铸坯和空心坯的制备。

摘要： 本发明是一种有效消除凝固坯料中心缺陷、细化凝固组织的方法，涉及所有带冒口设计的铸件、直径为Φ100-Φ2000mm的连铸圆坯料、厚度为100-1500mm的连铸方坯料以及5吨-700吨级模铸钢锭、铸坯和空心坯的制备，应用于真空和非真空条件下碳钢、合金钢以及有色金属的制备，对各种黑色合金材料带冒口设计的铸件、钢锭以及铸坯料的缩孔疏松均有抑制作用。对于钢锭、铸件浇注完毕后在钢锭冒口内加入振荡装置，对于连铸坯浇注过程在结晶器内加入振荡装置；振荡装置连接耐火材料，耐火材料浸入金属液，利用耐火材料对金属液进行振荡，增加金属液的初期结晶数量，在振荡的作用下，触发晶核下落增加钢锭内部的形核质点，消除钢锭、铸件、铸坯内部的缩孔疏松，并细化凝固组织。

摘要： 本发明公开了一种具有弥散型复合凝固组织的Cu‑Cr电触头合金的凝固制备方法，属于Cu‑Cr电触头合金材制备技术领域。采用向Cu‑Cr合金添加Cr

摘要： 本发明公开了一种纵向磁场下定向凝固CET细化金属凝固组织的方法，步骤包括：首先将定向凝固坩埚连接于定向凝固装置的拉杆上，组成抽拉系统，使其能在加热炉中抽拉作直线移动；然后在坩埚内装入固态金属材料，将加热炉内腔炉温加热到设定温度，使坩埚中的金属材料熔化，并按照设定时间对熔化后的金属熔体进行保温，然后开启抽拉系统，以设定的拉速进行定向抽拉，在抽拉过程中，向金属熔体施加纵向磁场，并始终保持坩埚内的金属固液界面处于具有设定磁场强度的稳恒磁场区域；抽拉结束后，即获得凝固后的金属棒材。本发明利用Seeback效应，通过纵向磁场作用于定向凝固的固液界面将柱状晶转变为等轴晶，从而获得细化的金属凝固组织。

摘要： 本发明是一种改善金属凝固缺陷、细化凝固组织的方法和装置，该方法及装置包括励磁电源和磁场发生装置，磁场发生装置浸入铸件（铸坯）及连铸的金属液中，通过电磁力及焦耳热效应，在金属液内部将磁场发生装置内表面上的晶核剥落，并利用磁场引发熔体振动及对流，将大量晶核持续地分散到金属液中，缩短金属凝固过程中的补缩距离，抑制铸件、铸坯（锭）中心缺陷，减轻A偏析，并细化凝固组织，同时可以防止表面夹杂卷入内部。本发明用于黑色金属以及有色金属在真空和非真空条件下铸件、连铸坯、模铸锭、模铸坯和空心坯的制备。

摘要： 本发明是一种改善金属凝固缺陷、细化凝固组织的装置，包括励磁电源和磁场发生装置，磁场发生装置浸入铸件及连铸的金属液中，励磁电源通过电缆为磁场发生装置传导励磁电流，励磁电源提供的励磁电流为脉冲电流，使磁场作用于磁场发生装置内部的金属液。通过电磁力及焦耳热效应，在金属液内部将内表面上的晶核剥落，利用磁场引发熔体振动及对流，将大量晶核持续地分散到金属液中，缩短金属凝固过程中的补缩距离，抑制铸件、铸坯中心缺陷，减轻偏析，并细化凝固组织，同时防止表面缺陷卷入内部。本发明用于黑色金属以及有色金属在真空和非真空条件下铸造、连铸坯、模铸锭、模铸坯和空心坯的制备。