凝固方向对单晶高温合金枝晶组织的影响

用籽晶法制备了沿不同晶体取向凝固的镍基单晶高温合金试样,研究了单晶中枝晶形貌和一次枝晶臂距随凝固取向的变化规律。结果表明:凝固方向偏离[001]取向小于15°时,枝晶排列比较规则,一次枝晶臂距随偏离角度增大而减小;偏离角度为25°时,部分二次枝晶臂阻断了相邻一次枝晶干的生长,导致一次枝晶臂距增大。沿[011]和[111]取向凝固的单晶中由于分别存在2个和3个择优生长的枝晶干,发展出了复杂的枝晶形态。

金属增材制造条件下二元合金三维微观组织的相场法-有限元法预测

基于开源相场法代码PRISMS-PF所提供的相场法-有限元法计算架构,开展了A356铝合金MAM过程的模拟仿真研究。计算分析了工艺参数(温度梯度与扫描速率)以及初始固相形貌对溶质浓度、一次枝晶臂间距和晶粒形貌的影响,再现了微观偏析、晶粒竞争生长以及二次枝晶臂等现象,并与实验结果进行了对比验证。对比不同工艺参数(温度梯度与扫描速率)情形下的预测结果,发现一次枝晶臂间距随温度梯度与扫描速率乘积的减小而增大,而随着温度梯度与扫描速率的比值逐渐减小,晶粒形貌由平面晶逐渐向胞状晶、柱状晶以及树枝晶转变。对比不同初始固相形貌情形下的预测结果,发现当温度梯度与扫描速率的比值较小时,即液-固界面前沿的成分过冷区越大时,非平整的初始固相形貌对晶粒生长过程造成的影响越明显。

热电磁流体动力学效应对Al-4.0Cu定向凝固组织的影响

使用自制改进的Bridgman定向凝固装置，探讨了直流横向稳恒磁场条件下，热电磁流体动力学效应（TEMHD）对Al-4．0Cu定向凝固组织的影响。牵引速度分别取20、50、100、200μm／s，随着磁感应强度由0～0．15T增大，组织粗化，有由典型的树枝晶向胞晶转化的趋势。利用热电磁流体动力学效应（TEMHD）和磁流体动力学效应（MHD）对此现象做出解释。

工艺参数对电磁冷坩埚定向凝固Nb-Si基合金固液界面的影响

采用电磁冷坩埚定向凝固技术研究了加热功率、抽拉速率和保温时间对Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-2Hf(原子分数,%)合金固液界面的影响.采用正交实验制备合金试样.结果表明,延长保温时间、减小抽拉速率和提高加热功率有利于保持固液界面的宏观形态为平界面.随着抽拉速率的增加,初生Nb固溶体(Nbss)一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐减小;随着加热功率的增加,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距逐渐增加;随着保温时间的延长,初生Nbss一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距先增大后减小.增大抽拉速率、减小加热功率和缩短保温时间有利于一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距的细化.