半固态处理中球晶形成与演化的直接观察

采用丁二腈水透明模型合金 ,通过实时观察技术对半固态处理过程中的组织形成及演化机理进行了研究。结果表明 ,球晶是由液相形核长大产生的 ,而非由传统形成机制———断裂枝晶钝化控制 ;并且半固态处理过程中剪切速率显著影响球晶的形成和分布。随着搅动速率提高 ,球化率逐步降低 ,当搅动速率足够高时 ,无球化发生 ;同时 ,球化率对搅动速率的突变非常敏感 ,搅动速率的突变容易造成球晶的大量形核生长。

连铸凝固过程中的流动特征

为了控制连铸坯内部质量,通过建立有机透明丁二腈-水溶液凝固模型试验和多场耦合凝固传输数学模型的方法研究连铸凝固过程中的流动。在模型试验类连铸冷却条件下,正在凝固的透明合金展现出凝固前沿下降流和中心上升流组成的蝶形对流。流场的速度变化存在着阶段性,凝固早期流动较快,流速按自然指数规律快速衰减;凝固中期流场较为稳定;末期逐渐衰减至固相速度。基于连续介质模型建立的2D传输凝固模型可以计算流动、温度和溶质场多场耦合的结果,数值计算结果同样显示出相应蝶形对流及流速变化规律。研究中还发现流场对溶质分布的综合影响,凝固前沿下降流加重最终凝固区域的溶质浓度,上升流则促进溶质在纵向的再分布,溶质的最终分布由整个凝固过程决定。