抽拉速率对定向凝固柱晶DZ4125高温合金组织及偏析行为的影响

采用Bridgman定向凝固法制备了DZ4125定向凝固高温合金,研究抽拉速率对DZ4215合金显微组织及偏析行为的影响。结果表明,随着抽拉速率的增加,合金中一次和二次枝晶间距逐渐减小;γ'相尺寸逐渐减小,且形貌由不规则立方体状、蝴蝶状向规则立方体状转变;枝晶间γ'相尺寸和数量均高于枝晶干处的。碳化物和γ+γ'共晶组织主要分布于枝晶间区域,且随着抽拉速率的提高,碳化物形貌从骨架状逐渐向长条状、块状转变,分布更加弥散、均匀。在定向凝固DZ4125合金中,Co和W为正偏析元素,Al、Ti、Ta、Mo为负偏析元素。随着抽拉速率的增加,正偏析元素的偏析程度降低,负偏析元素的偏析程度增加。

高碳中锰耐磨钢凝固过程溶质微观偏析模型

通过定向凝固、电子探针(EPMA)、Factsage等多种实验与理论计算相结合的手段对中锰耐磨钢凝固过程溶质元素微观偏析行为进行了系统研究.研究表明在定向凝固试验中当拉速为50μm·s-1时,中锰钢的二次枝晶间距平均值为59.77μm;中锰钢凝固过程组织转变为L→L+γ→γ属于奥氏体凝固模式,无包晶反应的发生,也无铁素体相及其他相的出现;中锰钢定向凝固过程中Mn、Cr在枝晶间的含量明显高于枝晶内,表明Mn、Cr元素发生了明显的正偏析行为;通过对各特征参数求解,构建了中锰钢溶质元素微观偏析模型,发现中锰钢定向凝固过程中Mn元素偏析指数与Brody–Flemings模型符合较好,而Cr元素偏析指数与Clyne–Kurz模型分布较为一致.

氧化铝坩埚在注浆成型中的颗粒偏析调控

高性能坩埚的研究对高温合金的发展至关重要,鉴于坩埚制备过程中容易产生颗粒偏析导致坩埚微观结构不均匀、综合性能较差等问题,采用注浆成型法制备了高温合金熔炼用Al_(2)O_(3)坩埚,研究了分散剂、固相含量在注浆成型中对Al_(2)O_(3)坩埚颗粒偏析的影响,并结合颗粒偏析的理论分析进行探讨,以减少成型过程中颗粒偏析现象对坩埚造成的不良影响。当加入0.3 wt%柠檬酸铵和0.3 wt%阿拉伯树胶作为分散剂,固相含量为66 vol%时实现了注浆成型Al_(2)O_(3)坩埚中颗粒偏析的调控,制备的Al_(2)O_(3)坩埚结构均匀,可用于高温合金熔炼。

双辊铸轧2060铝锂合金的偏析行为

为探究溶质偏析行为对双辊铸轧Al-Li合金组织和腐蚀行为的影响,成功制备了不同工艺范围下的铝锂合金铸轧板坯,并构建了热-流耦合模型。结合场发射型扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS),和透射电子显微镜(TEM)探究了不同工艺条件下组织的耐蚀性差异。结果表明:TRC-3高铸轧速条件下的制备出现了显著的宏观偏析现象。通过结合温度和流速的计算,详细分析了这种偏析机制的结果。偏析将遗传到最终的T6状态组织,恶化T_(1)相的析出,并恶化最终的耐腐蚀性能。深入讨论了偏析对腐蚀行为的影响机理,并提出了一种能够实现低偏析、高耐腐蚀性的铸轧铝锂合金工艺。

改善弹簧钢小方坯中心偏析及线材性能工艺优化

针对某钢厂生产的55SiCr弹簧钢,用户加工后的油淬火钢丝断面收缩率在40%以下,影响后续卷簧过程和弹簧的使用寿命,通过低倍酸洗试验,拉伸试验,油淬火调质处理,钻屑试验等方法对铸坯和线材进行评价检测,发现铸坯中心偏析是导致拉拔性能差的主要原因,通过开展连铸工艺优化试验,研究结果表明:高过热度控制对铸坯偏析及线材拉拔性能有显著影响,过热度为35℃相较于过热度18℃,断面收缩率和伸长率分别提高2%和0.8%;结晶器电磁搅拌电流从150 A增加到320 A,中心等轴晶率由8%~8.5%增加到10.5%,但是中心碳平均偏析指数也随之增加;相同结晶器电磁搅拌工艺时,降低凝固末端电磁搅拌强度有利于改善中心偏析;铸坯中心碳平均偏析指数由1.10降低到1.02时,油淬火调质态线材断面收缩率由39%增加到47%。

复合电磁搅拌对45钢连铸圆坯碳偏析的影响

以齿轮用45钢Φ210 mm连铸圆坯为研究对象,通过对比复合电磁搅拌(M+F-EMS)与单独使用结晶器电磁搅拌(M-EMS)对连铸圆坯碳偏析效果的影响,确定复合电磁搅拌参数对连铸圆坯碳偏指数的影响。结果表明:使用复合电磁搅拌比单独使用结晶器电磁搅拌的碳偏指数波动小。最佳复合电磁搅拌参数为M-EMS 2 Hz/200 A;F-EMS 8 Hz/250 A。

高质量铸坯的连铸夹杂物及偏析控制技术研究

伴随钢铁冶炼技术的不断发展,对钢材质量的要求也逐步提升,尤其汽车板及建筑领域钢材更为严格。为了提升最终钢材产品质量,炼钢精炼过程中应提升钢材的纯净度,降低钢材中夹杂物成分比例。为进一步实现铸坯质量提升,改善铸坯心部质量及成分偏析问题,对铸坯夹杂物、铸坯偏析进行系统分析,对连铸工艺进行现场调研,查找影响铸坯质量的关键因素及控制环节,并根据分析结果研究确定电磁感应加热技术、中间包低氧浇铸复合控制技术、超大规格圆坯凝固偏析控制技术,从而实现工艺技术和产品质量升级的目的。

方坯高碳钢铸坯中心偏析控制

分析了高碳钢铸坯中心偏析的原因,制定了降低过热度、优化各牌号高碳钢二冷水量等控制措施,借助铸坯内部白亮带验证凝固末端电磁搅拌的搅拌效果,措施实施后铸坯碳偏析指数明显降低,高碳钢铸坯中心偏析问题得到了进一步控制。

浇注温度对立式连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金铸锭锡偏析的影响

采用立式连续铸造法制备φ160 mm的Cu-15Ni-8Sn铸锭,研究浇注温度对合金铸锭中Sn元素偏析的影响。结果表明:较低的浇注温度可以有效抑制Sn的宏观偏析。当浇注温度为1235℃时,相对偏析度为3.7%;浇注温度的降低可以有效地提高枝晶偏析的均匀性,随着浇注温度从1400℃降低到1235℃,偏析组织体积分数由表层至心部的变化幅度从35.5%降低至8.8%。此外,浇铸温度的降低也可以有效细化铸锭二次枝晶间距及偏析组织,随着温度的降低,偏析面积>0.001 mm2的占比逐渐下降,偏析面积0.0001~0.001 mm2的占比逐渐上升。

B对Mo等合金元素在γ-Fe∑9、∑11晶界偏析行为的影响

【目的】超级奥氏体不锈钢中Cr、Mo等元素的严重偏析,使得其在热轧过程中析出大量富Mo、Cr第二相,从而引发轧制开裂、分层等问题,B微合金化有利于遏制σ相的析出。【方法】在实验的基础上对比分析了B对S31254超级奥氏体不锈钢基体、析出相的影响及其Cr、Mo等元素分布,并结合实验结果,以γ-FeΣ9(221)、γ-FeΣ11(113)两种晶界结构模型为研究对象,分析了Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si在两种晶界处的偏析倾向,探讨了B处于晶界时,对以上元素晶界偏析行为的影响。【结果】研究发现以上合金元素均可固溶于γ-FeΣ9、γ-FeΣ11晶界结构体系,Cr、Mo均有在γ-FeΣ9、γ-FeΣ11晶界偏析的倾向,Mo在晶界处偏析倾向最为严重;而B处于晶界时,可抑制Cr、Mo在γ-FeΣ11晶界的偏析,对Mo在γ-FeΣ9晶界偏析的抑制作用较弱。【结论】从原子层次上诠释了实验中B在超级奥氏体不锈钢中抑制富Mo析出相析出的本质,为后续超级奥氏体不锈钢的成分优化奠定了基础。

高纯铝旋转偏析行为研究

采用自主研制的高纯铝的旋转偏析设备、Element GD型辉光放电质谱仪(GDMS),结合界面稳定性理论,研究了偏析速度和旋转速度对高纯铝提纯效果的影响以及杂质元素在偏析锭上的分布特征。结果显示:晶体以平界面生长的临界速度为52 mm/h。偏析速度增加,导致杂质元素在晶体中的浓度明显增加,提纯率显著降低,偏析速度增加破坏原有稳定扩散状态,改变了杂质元素分凝能力。旋转速度增加,诱发杂质元素在晶体中的浓度明显降低,提纯率显著增加,旋转偏析有效提高熔体温度梯度,降低有效分配系数(K_(e)),改善晶体提纯效果。平衡分配系数(K0)<1的杂质元素含量从偏析锭心部到表面逐渐增加,K_(0)>1的杂质元素正好相反,杂质元素浓度极差表明偏析锭底部均匀性最好。

30Cr13中厚板中心偏析原因分析及改进

使用200 mm厚度30Cr13连铸板坯生产中厚板时,中心厚度层位置出现严重中心偏析缺陷,为查明原因取样进行分析。低倍检测发现中心偏析B 2.5级,金相分析中心偏析缺陷出现残余奥氏体组织+簇状的碳化物析出,通过调整连铸机二冷水冷却工艺,投用电磁搅拌,提高轻压下值,中心偏析缺陷得到了有效改善。

TA10钛合金中合金元素偏析行为研究

本文分析了TA10钛合金中的合金元素的宏观及微观偏析行为,并提出了针对TA10钛合金真空自耗熔炼时减小合金元素偏析趋势的控制方法。通过对铸锭取样分析、对该铸锭所制备棒材进行高倍检查及线扫描和面扫描分析,得出以下结论:1)、Ni、Mo元素在钛合金中在微观偏析中表现为自晶内向晶界处富集,且Ni元素在晶界处富集程度更为明显;2)、针对TA10钛合金熔炼,可采用分阶段控制熔速+浅熔池、小稳弧长搅拌的方法,以此来减小铸锭中的元素偏析趋势。

中锰耐磨钢Cr、Mn元素偏析行为分析

利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)和电子探针(EPMA)检测技术对Fe-0.95C-0.2Si-8.5Mn-2.1Cr-0.32Mo中锰耐磨钢的宏、微观偏析特性进行了研究。ICP结果表明,在铸锭横截面不同位置处,Cr、Mn元素含量相差不大,偏析指数都接近于1,即Cr、Mn元素未表现出明显的宏观偏析行为;EPMA点扫描结果表明,从二次枝晶中心轴线向枝晶边缘Cr、Mn元素含量逐渐增加,Mn由8.34%增加到10.34%,Cr由2.41%增加到3.43%;线扫描和面扫描结果同时表明Cr、Mn元素在二次枝晶间残余液相中的含量显著高于二次枝晶内,而Si、Al等元素在枝晶内外分布较为均匀。这表明在中锰耐磨钢的凝固过程中Cr、Mn元素发生了明显的正微观偏析行为,而Si、Al元素未见明显微观偏析行为存在。采用偏析指数对Cr、Mn元素的微观偏析程度进一步表征,经过计算得到Cr、Mn元素最大偏析指数分别为1.17、1.14,表明在此成分下元素的偏析程度为Cr>Mn。

连铸工艺参数对φ390 mm GCr15大圆坯碳偏析的影响

研究了不同连铸工艺参数(拉速、二冷区电磁搅拌S-EMS、凝固末端电磁搅拌F-EMS和过热度)对φ390 mm的GCr15轴承钢大圆坯横截面上碳偏析的影响。结果表明:随着拉速的增大,连铸大圆坯横截面上碳偏析逐渐严重;当拉速从0.55 m/min降低到0.50 m/min时,铸坯中心和R/2处碳偏析系数分别减小了9.5%和4.2%,波动范围分别减小了39.9%和52.3%;S-EMS对连铸大圆坯横截面上中心和R/2处碳偏析波动范围有着重要影响,有S-EMS的铸坯中心和R/2处碳偏析波动比无S-EMS分别减小了33.2%和50.7%~64.6%;当F-EMS参数为500 A/2 Hz时,连铸大圆坯横截面上的碳极差最小;过热度为22~33℃时,低过热度能显著减小连铸大圆坯横截面上的碳极差,且过热度与碳极差呈线性正相关关系。

基于微束X射线荧光的铸轧7B05铝合金元素偏析研究

材料内部微观尺度上成分、组织结构控制精度低、波动大是制约高铁铝合金国产化进程的重要原因,因此从微观尺度上研究大尺寸铝合金成分均匀性至关重要。鉴于目前研究铝合金偏析的区域通常较小且不连续,定量统计方法过于简单。使用微区分辨率较高的微束X荧光与原位定量统计分布分析技术相结合的方法,从点、线、面、频度分布等方面对成分分布数据进行解析,研究了较大尺寸范围内铝合金成分偏析的规律。研究结果表明铸轧7B05铝合金截面中心层存在接近2 mm的偏析带,Al,Cr,Ti和Zr元素为正偏析元素,中心层含量比上下表面高,Cu,Fe和Zn元素为负偏析元素,中心层含量比上下层含量低;各元素含量分布的统计偏析程度整体较小,分布最均匀的为Al元素,统计偏析度最小为0.01%,Ti和Fe元素分布较不均匀,统计偏析度分别为0.81%和0.6%;Fe元素与Mn元素在面分布中出现较明显的点状偏析,这是由于铝合金铸造过程中经显微偏析形成的金属间化合物,在后续的热轧成型中破裂成多个连续排列的第二相所致。使用激光诱导击穿光谱法对该方法所得数据进行验证,结果显示在30 mm×6 mm尺寸范围内所测元素面分布与线分布结果与荧光结果趋势完全一致。综上所述,使用微束X荧光结合原位统计的方法,对铸轧7B 05铝合金点、线、面、频度分布及偏析程度的计算,可提供大量分析数据,对于量化研究大尺寸范围内轧板截面组织、性能的波动趋势具有重要意义。

低合金钢堆焊镍基合金接头中的宏观偏析研究

在T23低合金钢上堆焊了ERNi Cr-3镍基焊材,研究了低合金钢堆焊镍基合金接头中的宏观偏析特点及形成机理。利用光学显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射仪(EBSD)等分析工具,对堆焊后接头焊接界面处的组织进行了表征。结果表明,宏观偏析主要发生在焊道交叠处,在靠近熔合线的焊缝中形成Fe含量较高且晶体结构与低合金钢母材一样的条带状组织。宏观偏析的形成主要与母材和焊材的液相线温度差异有关,镍基焊材液相线温度低于低合金钢母材导致在焊道交叠处的局部熔池温度低于母材液相线温度,熔化的母材对流进入该区域会因为过冷而快速凝固,从而导致宏观偏析。选用与母材液相线温度更接近的焊材、降低焊接热输入有利于减少宏观偏析的发生。

Cr/W合金元素在α-Fe晶界上偏析热力学行为研究

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢是聚变堆的候选结构材料,溶质元素在晶界上的偏析行为会引起材料晶界强化或弱化(脆化),因此研究溶质元素的晶界偏析行为对RAFM钢的研发和性能预测具有重要意义。本文采用分子动力学方法和Metropolis蒙特卡罗方法,研究了300~800 K下不同模拟合金(FeW、FeCrW)中Cr/W元素在晶界上的偏析行为,讨论了空位、温度对合金元素在晶界偏析的热力学影响以及W和Cr元素在晶界偏析上的耦合作用。计算结果表明:在FeW模型合金中,W元素会在晶界附近出现明显的富集现象;在FeCrW模型合金中,未观察到W元素在晶界处富集,Cr元素会在大部分晶界处富集。因此,Cr元素会抑制W在晶界处富集,主要原因是Cr与W之间的排斥作用。此外,研究表明,空位对Cr和W在晶界上的偏析行为无明显影响,而随着温度的升高,溶质元素在晶界上的偏析程度逐渐减弱。

偏析带对贝氏体钢轨钢腐蚀磨损性能的影响

以实际使用的含有偏析带的贝氏体钢轨钢为研究对象,利用多功能摩擦磨损试验机研究贝氏体钢在不同偏析角度下腐蚀磨损性能和微观组织变化规律。控制磨损方向与成分偏析带夹角呈0°、45°以及90°,用以模拟列车直线段打滑以及曲线段晃车过程。结果表明:在45°时,腐蚀电位偏负,腐蚀电流较大,易发生腐蚀。在45°磨损时,磨损划过偏析界面,阻力较大,磨损较严重。当磨损载荷为90 N时,腐蚀磨损表面出现与偏析带走势方向一致的锈层。偏析带处较多的Cr能够促进α-FeOOH的形成,并提高锈层的致密度。

工艺参数对下注式铸轧2624铝合金偏析行为和性能影响

借助模拟铸轧区流场,并采用SEM、EPMA、DSC、电导率和常温拉伸性能测试手段,详细研究了不同工艺参数对下注式双辊铸轧2624铝合金偏析行为和性能的影响,分析了铸轧过程中偏析的产生机理。结果表明:下注式双辊铸轧的2624铝合金边部出现大尺寸带状偏析,溶质元素呈现宏观反偏析现象;浇注温度和铸轧速率的降低可以增强涡流的峰值速率,减弱宏观偏析程度;冷却速率的增强可以减弱微观偏析程度,降低电导率;此外,铸轧板的屈服强度、抗拉强度和伸长率随着浇注温度和铸轧速率的降低逐渐增高,合金的力学性能得到改善。