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。

脉冲电场处理对铁液凝固过程石墨化的影响

在未加任何孕育剂的情况下 ,铸铁铁液经过脉冲电场处理后 ,在凝固过程中发生了石墨化转变 ;在相同参数脉冲电场的作用下 ,处理时间长有利于石墨化转变的进行 ;原铁液中的硅有利于缩短处理时间。分析认为 ,脉冲电场的施加 ,引起了铁液中不同原子及原子团的电子施主 /受主特性的改变 ,改变了铁液中碳的活度及原子团的尺度 。

电渣熔铸渣池热电场有限元模拟的前置处理

对电渣熔铸渣池进行了热电场有限元模拟的前置处理,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣壳、水冷结晶器、渣池为对象的计算区域。借助大型有限元软件ANSYS,对计算区域进行了合理的单元、插值函数选取以及网格划分,研究发现渣池存在两个区域:一是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区。

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。

工艺因素对电渣感应连续定向凝固过程稳定性的影响

研究了工艺因素对电渣感应连续走向凝固过程稳定性的影响．结果指出，固液界面位置是衡量其稳定性的一个重要指标，工艺因素通过它对稳定性产生影响，正锥度的结晶器型腔以及结晶器壁内的温度分布与温度梯度是下拉法连续定向凝固稳定进行的关键．

铸钢0Cr13Ni5Mo表面电火花沉积YG8涂层的组织和性能

采用新型电火花设备在铸钢表面制备了YG8涂层,采用SEM、XRD技术研究其微观组织和耐磨性能。结果表明:沉积层主要由Co3W3C、Fe3W3C、Fe3Mo3C、WC1 x和Fe7W6C等相组成;沉积层与基体冶金结合,细晶碳化物相弥散分布在沉积层中,能提高沉积层的硬度,平均硬度为1 896.8HV,比基体硬度提高了5倍;沉积层磨损性能是基体的3.4倍,沉积层磨损机理主要是粘着磨损、颗粒磨损和氧化磨损的综合作用;沉积时骤热骤冷过程中形成的细晶粒硬质相是提高沉积层硬度和耐磨性的主要因素。

铸钢轧辊电火花沉积WC-4Co涂层组织和性能分析

采用新型电火花沉积设备,把陶瓷WC-4Co电极材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了WC-4Co沉积涂层,研究了其微观组织及耐磨性能.结果表明,沉积层主要由Fe3W3C,Co3W3C,Fe和SiC等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层组织主要是柱状晶结构组织;Fe3W3C和Co3W3C等硬质相弥散分布于沉积层Fe基体上,部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸;沉积层硬度的平均硬度为1617.2HV;沉积层较铸钢轧辊的磨损性能提高了2.1倍,沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素.

电渣熔铸速度对金属凝固组织的影响

采用移动传热边界法及CAFE法,模拟了在不同熔铸速度下铸锭晶粒的生长过程以及二次枝晶臂间距的分布,进而探讨了熔铸速度对铸件凝固质量的影响。结果发现,电渣熔铸过程中,金属熔池的形状决定了柱状晶的生长方向。随着熔铸速度的增加,生长方向与熔池上升方向之间的夹角也增大,这会造成铸件力学性能的降低。二次枝晶臂间距是决定铸件冶金质量的一个重要因素,其是铸件局部冷却速度的函数。随着熔化率的增加,二次枝晶臂间距减小,这有利于减小铸件中的晶内偏析及显微缩孔的产生,从而有利于提高铸件质量。熔铸速度是电渣熔铸过程的主要控制参数,对铸件凝固质量有很大的影响,太高或太低的熔铸速度均会造成铸件凝固质量的降低。

电渣熔铸过程渣池电场温度场的ANSYS有限元分析

采用三维SOLID69热电耦合单元对电渣熔铸渣池进行了ANSYS热电场有限元模拟,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣池、渣壳为对象的计算区域.选用Langrange插值函数,研究发现渣池存在两个区域:一个是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区.

电磁搅拌对HK40钢离心铸管显微组织及蠕变性能的影响

电磁离心铸造HK40钢管的凝固组织由外层的倾斜柱状晶和内部等轴晶组成,随着励磁电流的增大,柱状晶偏斜角增加,等轴晶晶粒变细,晶界共晶碳化物数量增加,时效析出二次碳化物减少。在3A的励磁电流搅拌作用下,共晶碳化物引起的晶界强度和二次碳化物引起的晶内强度获得最佳配合,使HK40离心铸管蠕变抗力最大,增加或减少励磁电流都会使蠕变抗力降低。

EPM处理Q235钢方坯热加工后组织与性能

通过对电脉冲孕育（ＥＰＭ）处理和未经处理的Ｑ２３５钢连铸小方坯热加工后组织及性能的比较，研究了经ＥＰＭ处理后改善和细化了的凝固组织对热加工后组织和性能的影响。研究结果表明，经ＥＰＭ处理后的Ｑ２３５钢连铸小方坯锻造、热处理后的组织均匀，比未经处理钢的晶粒更为细小，晶粒尺寸由４０μｍ减小到２０μｍ；提高了６．９％，值提高了１０％。

铸铁电刷镀Ni-P和Ni镀层性能研究

目的研究利用电刷镀技术对铸铁表面进行刷镀修复。方法在铸铁表面电刷镀Ni和Ni-P两种镀层,观察镀层的表面形貌,分析镀层的物相组成,检测镀层结合力、耐磨性及耐蚀性等性能。结果在铸铁表面获得了结合紧密且晶粒大小均匀、致密的Ni-P刷镀层。Ni刷镀层较Ni-P刷镀层晶粒细小,具有较多孔洞,结构疏松。在相同刷镀时间下,Ni-P刷镀层厚度约为0.1 mm,是Ni刷镀层的2倍;与基体的结合力为85 N,而Ni刷镀层结合力为48 N。Ni-P和Ni刷镀层均主要由Ni,Fe10.8Ni和Fe Ni3组成,并含有少量的铜。Ni-P刷镀层的磨损质量和磨损体积最小,具有更好的耐磨性能;Ni刷镀层由于较疏松,出现了较严重的粘着磨损和擦伤特征。Ni-P刷镀层的自腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,具有较好的耐腐蚀性能。结论通过电刷镀可对铸铁表面进行修复,提高其耐蚀和耐磨性能,其中Ni-P刷镀层的修复效果较好。

铸铁基金刚石微粉砂轮的电火花整形试验

为了得到可靠和高效的铸铁基金刚石微粉砂轮精密整形过程,建立了基于LabVIEW数据采集系统、电火花状态和砂轮圆度监控系统以及可小到纳米级进给的间隙自动实时控制系统,并在此基础上进行了针状电极试验和铸铁基金刚石微粉砂轮的整形试验.针状电极试验证明了砂轮与电极之间存在一放电圆弧区域,在砂轮转动一圈的周期内,砂轮表面某一点的电火花放电最大时间为此点转过这段区域的时间,即使再增大脉宽也不会提高材料的去除率.在电火花整形试验中,对各种电参数和不同的电介质对整形过程的影响进行了研究和选择.最后在合理参数的基础上,选用去离子水作为放电介质,整形过程稳定高效,最终得到砂轮的圆度为0.75μm,锥度误差小于0.5μm.

电渣技术在我国铸造业中的应用

概述了电渣技术的优势 ,该技术在中国铸造业中的应用概况 ,并就一些值得关注的问题提出了看法。

电渣熔铸模具钢/低合金钢双金属平板件组织与性能的研究

采用电渣熔铸方法制备Cr12MoV模具钢/40Cr结构钢双金属复合材料,研究了热处理工艺参数对双金属组织和性能的影响。结果表明:采用适当的熔铸工艺可获得界面结合牢固、均匀平整且过渡层适当的双金属平板件。双金属Cr12MoV钢一侧的淬火和回火组织为回火马氏体+网状共晶碳化物+细小粒状二次碳化物+少量残余奥氏体。双金属的最佳热处理工艺为980 ℃淬火+230 ℃回火,其冲击韧度αk 值可达25 J/cm2 以上,工作层硬度HRC≥62。

电磁技术在冶金中的应用

回顾了电磁冶金的发展,论述了电磁在冶金中的应用原理,着重说明了电磁在熔炼、铸造、制动和净化方面的应用,并对电磁冶金的前景作了展望。

电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统反步滑模控制

针对电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统存在的状态不可测、参数不确定性及外部扰动问题,提出一种基于状态观测器的反步滑模控制方法。该方法采用比例积分状态观测器实现对系统各状态的有效估计,并给出观测器增益矩阵的计算方法;然后采用反步与非奇异终端滑模相结合的控制方法设计控制器,避免了传统终端滑模带来的奇异问题,同时引入一类类势能函数,提高了系统的收敛速度与稳态精确度,最后通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法所设计的控制器能够有效地实现连铸结晶器位移系统的准确跟踪控制,增强了系统的鲁棒性。

电液伺服驱动连铸结晶器非正弦振动控制系统设计

设计了一种核心控制单元基于32位嵌入式微处理器,电液伺服驱动连铸结晶器的非正弦振动控制系统。控制策略采用PID算法,利用CAN总线实现控制器与基于LabVIEW实现的上位机实时通信监控系统。设计的控制系统将控制算法置在下位机中执行,上位机仅对结晶器进行状态量信息监测、参数修改以及开关量控制等功能。在通信中断的情况下,控制器仍可遵循既定振动规律控制结晶器振动。同时,为避免参数在线修改过程中对结晶器造成的振动冲击,采用阶梯式修改方法完成参数调整。

电冶熔铸SiC增强钢基复合材料的组织与性能

用电冶熔铸的方法制备 4%SiC颗粒增强轴承钢复合材料 ,对其组织性能进行探索。实验结果发现 :SiC颗粒在电冶熔铸工艺中发生分解 ,原始颗粒没有保留下来 ,溶入钢基体的Si和C原子在快速冷却下会发生原位反应重新生成细小的原位SiC ;磨损试验发现 ,原位SiC的存在使基体硬度上升 ,复合材料的整体耐磨性比基体材料相比有明显改善 ,磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主。

电渣熔铸钢结硬质合金经激光熔化处理后的组织和性能

借助光学显微镜、扫描电镜及XRD衍射仪对重熔层的显微组织结构和相结构进行分析,用显微硬度计和MM-200型磨损试验机对激光处理表面的硬度和耐磨性进行了测试。试验结果表明,电渣熔铸钢结硬质合金表面经过激光重熔处理后的组织比未经激光处理的明显细化,大颗粒WC部分溶解,小颗粒碳化物完全溶解;随着激光功率的加大,重熔层的熔深增大,枝晶尺寸随之增大,表面硬度和耐磨性也相应提高。