锡磷青铜水平连铸坯凝固组织的数值模拟

水平连铸是锡磷青铜板坯生产的主要方式,凝固过程在结晶器内部进行,故凝固过程一直是“黑匣子”,为探索水平连铸工艺参数变化对铸坯凝固行为的影响规律,建立冷却参数与铸坯宏观组织之间的内在关系,本文对水平连铸锡磷青铜合金凝固过程中的晶粒生长进行准确建模并分析,研究牵引机拉速对铸坯温度场和凝固组织的影响。结果表明:铸坯出口温度随牵引机拉速增加而线性增加;提高牵引机拉速会使凝固位置外移、糊状区宽度增加、液穴深度增加,晶粒生长方向与牵引方向的夹角增大,心部等轴晶数目增加以及晶粒平均尺寸减小。

电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程数值模拟

利用PROCAST有限元软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程进行数值模拟,研究不同工况条件下的温度场分布规律、熔池形状以及组织分布特征。结果表明:在相同的浇注温度条件下,随着铸造速度的增加,熔池加深,糊状区域变浅,初生枝晶半径和二次枝晶臂间距逐渐增加,凝固组织变得粗大。而在铸造速度相同的条件下,随着浇注温度的提高,过热度增大,熔池加深,糊状区域变浅,合金的晶粒尺寸增大。在本实验条件下,选择铸造速度10 mm/min以及浇注温度1760℃作为最佳工艺参数,这有利于在保证较高生产效率的同时,获得组织细小、冶金质量优良的钛合金铸锭。

电子束冷床熔炼工艺参数对TC4钛合金Al元素挥发的影响

研究不同熔炼工艺参数对电子束冷床熔炼TC4钛合金过程中Al元素挥发的影响规律。结果表明:原料为真空自耗电弧(VAR)一次锭时,二次铸锭经电子束冷床熔炼获得;在轴向上,从铸锭的顶部至底部,Al元素的含量呈下降的趋势,并且随着熔炼速度的降低,其下降趋势更为明显;在径向上,铸锭的元素分布均匀。熔速为100 kg/h时,铸锭成分控制效果最佳,最接近TC4合金的名义成分。初始原料为电极块(添加单质Al)时,Al元素在原料熔化阶段发生较严重的挥发,且挥发量随着原料中单质Al含量的增加而增加。研究凝壳发现,从原料熔化侧至钛液流出侧,凝壳中Al元素的含量逐渐减少。

内高压成形起皱行为的研究

对内高压成形起皱过程进行了理论分析、数值模拟和实验研究.分析了加载路径、成形区长径比等因素对皱纹数量和工件成形效果的影响.结果表明:不是所有的皱纹都是失效形式,在某些情况下,管料起皱后仍然可以成形,关键是获得有益皱而不是死皱.通过起皱在成形区聚料是一种有效的预成形方法,该方法拓宽了内高压成形区间.

不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC4-DT合金在两相区经过普通退火和再结晶退火后组织发生再结晶,α相尺寸有所增大,具有较好的塑性。经过两相区固溶+时效处理得到双态组织,通过控制固溶时冷却速度及时效温度来调整次生α片层厚度,使得合金强度和断裂韧性得到改善。经单相区固溶水冷得到马氏体组织,随时效温度提高,α片层厚度增加,但析出的次生α相含量减少,导致合金的强度和断裂韧性有所下降。而在单相区固溶空冷+高温时效处理,获得的α片层厚度进一步增大,有助于提高塑性和断裂韧性。采用950℃/1h/WQ+550℃/6h/AC两相区固溶+时效的热处理工艺,可实现合金强度、塑性、韧性的较好匹配,获得优良的综合性能。

钛合金铸造技术现状及发展趋势

钛及其合金铸件可达到近似成品,可显著减少机加工量。介绍了钛合金铸造技术的现状和发展趋势,对应用于铸钛行业的原材料、熔炼方法、造型工艺、市场前景等作了较详细的阐述,对铸钛行业面临的问题及发展趋势也作了初步的探讨。

电子束冷床熔炼TC4合金温度场模拟

利用ANSYS软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金过程进行模拟研究。结果表明:熔体从冷床滴入坩埚之后,主要出现熔体升温、形成稳定熔池、熔体凝固、熔体温度下降和凝固结束这5个阶段。在开始熔炼时,熔体温度较低,升温也比较慢,但随着熔炼的进行,熔体升温加快,并维持在高温状态,最后熔体发生凝固降温,且降温速度很快。降温过程主要分为两个阶段,在快速降温阶段,熔体快速出现部分凝固,而在降温平衡阶段,熔体主要进行补缩。当降温时间达到500 s时,熔体温度基本保持不变。

V-5Cr-5Ti合金电弧熔炼制备技术

采用"二次真空自耗电弧熔炼+锻造+温轧+退火处理"的工艺制备了V-5Cr-5Ti合金材料,并采用化学分析、光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸测试方法表征了合金的质量。结果表明,经二次电弧熔炼后,合金中O含量可控制在500～600μg/g范围内,但铸锭晶粒粗大。经1150℃锻造开坯、450℃温轧及1000℃/1h退火处理后,合金为细小等轴晶组织,晶粒小于100μm,其屈服强度为356MPa,抗拉强度为449MPa,伸长率约为31.5%,断面收缩率为71.5%。

真空吸铸过程中TiAl合金熔体流动状态

利用数值模拟和实验相结合的方法,对金属型底浇式真空吸铸过程中合金熔体的射流宽度、反向充填位置和反向充填区域等流动状态进行研究,并优化了工艺参数。研究表明,随着吸口直径尺寸增加,金属液的射流宽度增大,反向充填位置从底部向上部移动,且充填区域也发生了相应的转变,当吸口直径为4mm时,射流宽度和型腔宽度一致,反向充填消失。当吸口直径为4mm,浇注温度为1620℃时,获得了充型完整的TiAl基合金薄板件,铸件铸态组织晶粒细小,平均尺寸小于50μm,为全片层组织。

M951镍基高温合金的高温高周疲劳性能

对M951镍基高温合金光滑、三角形缺口试样分别在700,900℃下进行高周拉-拉疲劳试验(应力比R=1),并进行了断口形貌分析。结果表明:M951合金具有较好的高温高周疲劳性能;700℃时光滑和缺口试样的疲劳极限分别为320,294 MPa,合金在该温度下的缺口敏感性很小;900℃时光滑试样的疲劳极限为315MPa,合金在该温度下没有缺口敏感性;光滑试样疲劳裂纹起源于由铸造缺陷和富钇的组织,其中前者引起的失效占全部失效试样的2/3;缺口试样的高周疲劳断口呈明显的多裂纹源性,应力集中是裂纹形成的主要原因。

锆合金阀体铸件铸造工艺的研究

锆合金在化工领域应用广泛,针对某锆合金阀体铸件的铸造生产需要,结合现有铸造生产条件,采用Pro CAST软件对该阀体铸件的充型和凝固过程进行了模拟分析,以期达到优化工艺降低成本的目的。分别模拟了单型离心浇注、多型离心浇注、多型重力浇注等结构的阀体充型和凝固过程。根据模拟结果以及生产经验最终选用了多型离心浇注的结构,设置了合理的铸造工艺参数,最终采用熔模铸造工艺铸造出合格的铸件,并通过三维扫描测量以及静水压试验。

双金属耐磨件复合铸造工艺试验

从双液双金属耐磨零件制造工艺分析出发,阐述了一种“双液浇注变换铸型”双金属铸造新工艺,它可适用于双金属结合面为弧形面或波形面的耐磨零件制造。用冲击试验法研究了双金属结合质量,用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了双金属结合面的显微组织,并通过冶金热力学分析,对影响双金属结合界面质量的工艺因素进行了探讨,提出了控制双金属层结合质量的措施。

Zr-1%Nb合金熔炼铸造工艺研究

介绍了Zr-1%Nb合金的真空感应熔炼及铸造工艺。通过组合铸模设计和改变成分配比,改变精炼温度、精炼时间、浇注温度、铸模加热温度等参数,制备了用于高效慢化材料氢化锆研制中的氢化工艺所需要的Zr-1%Nb合金试件,其化学成分满足要求,Nb分布比较均匀;解决了气孔、集中缩孔太深等铸造质量问题;微观组织分析表明,氢化前后晶粒内呈平行条带状形貌特征,碳化锆呈颗粒状。

喷射沉积技术的发展及其在合金制造中的应用

喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺,作为高性能结构件的一种先进制坯技术,应用愈来愈广泛。本文对该工艺进行了综述,并介绍了喷射沉积技术的特点及其在高温合金和硅铝合金制造中的应用。

电弧熔炼过程中LaFe_(10.5)Si_(2.5)合金的凝固组织和相形成研究

研究了电弧熔炼过程中LaFe_(10.5)Si_(2.5)合金的凝固行为。应用XRD和扫描电镜分析了合金组织相组成和结构。结果表明:温度梯度和成分偏析造成LaFe_(10.5)Si_(2.5)合金铸锭显微组织大致分成了五层,从样品四周到中部,析出1∶13相形貌依次为树枝状、椭圆状、柱状、等轴状和羽毛状枝晶;LaFe_(10.5)Si_(2.5)合金铸锭中1∶13相析出方式应该有两种,直接析出形成树枝状、椭圆状、柱状,1∶13相包裹α-Fe相形成包晶相析出。

准晶对AZ91微观组织及摩擦磨损性能的影响

采用普通铸造法制备含高体积分数准晶相的Mg-Zn-Y(MZY)准晶中间合金。经SEM,EDS、XRD检测和摩擦磨损试验,研究MZY准晶颗粒加入量对AZ91基体合金微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:MZY准晶颗粒可以明显细化AZ91合金的铸态组织,且骨骼状连续网状分布的β-Mg17Al12相断裂为弥散的岛状,合金的铸态组织中除α-Mg相、β-Mg17Al12相外还出现弥散分布在晶界处的高温稳定的Mg3Zn6Y准晶相;在不同载荷条件下,添加质量分数为6%的MZY准晶合金试样的摩擦因数由0.68减小至0.26,在100 N载荷下干摩擦30 min,其质量磨损量仅为基体合金质量的46.2%,磨损机理由基体的黏着摩擦转变为磨粒摩擦。

基于FEM法的锆合金VAR法的模型研究

文章利用有限元法(FEM)研究了锆合金真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中熔炼时间对熔池温度变化、熔池流速和电极表面的影响规律。熔池内的温度相对较高,靠近坩埚区域处的温度相对较低,随着熔炼时间的延长,熔池温度高的合金液通过辐射方式向外界不断传热,熔池区域慢慢缩小,而铸锭从下至上逐渐冷却,熔池流速分布呈现对称分布的趋势,熔池中心流速大而靠近坩埚的流速相对小,且随着时间的增加,在外加磁场对熔化电弧进行稳定及对熔池流体进行搅拌的作用下,流速有逐渐增大的趋势。在熔炼开始时,在电极表面存在棱角的区域首先熔化。

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础,结合离心力、重力及Coriolis力,在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型,并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟,数值模拟结果表明,离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程,在入口处易出现卷气缺陷,凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序,在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷。

区熔速率对电子束悬浮区熔钼单晶体质量的影响

钼单晶是一种广泛应用的重要的难熔金属材料。利用籽晶法电子束悬浮区熔技术成功制备了晶体取向为(111)的钼单晶体,采用多种分析测试手段,研究了区熔速率对钼单晶体质量的影响。研究表明:电子束悬浮区熔钼单晶体内存在大量的亚结构,位错在结束的地方表现为山峰状的三角形突起,而亚晶界是由这些山峰状突起连接而成;区熔速率对单晶体质量有着显著的影响。区熔速率越高,单晶(111)晶向偏离角越小,但晶体中的缺陷越多。

锆合金精密铸造及熔炼用耐火材料的研究现状

锆及锆合金常被应用于核工业以及化学工业中。由于锆及锆合金熔点高,熔体的化学活性极强,会与常用的耐火材料发生反应,导致锆合金精密铸造与熔炼的难度增加,限制了其应用领域。锆与钛同处元素周期表的第IVB族,同属高活性金属,为此,结合钛合金相关方面的研究,简要介绍了锆合金的精密铸造与熔炼技术,论述了锆合金精密铸造与熔炼用耐火材料的研究现状,探讨了BaZrO_3耐火材料用于锆合金熔炼的可行性,并对其在锆合金熔炼方面的应用作了展望。