铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN凝固与析出热力学模拟

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着凝固过程的进行易于枝晶间富集,并且Cu偏析逐渐减弱,Fe、Cr及Ni的偏析逐渐增强;非平衡凝固过程中Fe、Ni元素为负偏析,Cr、Mo、Cu、N及C为正偏析,其中Cr、Mo元素在凝固末期的残余液相中偏析非常严重。平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ与Laves相,其最大析出量分别为18.1%与12%(质量分数);非平衡凝固过程析出主要的金属间相为σ相,其最大析出量为0.7%。平衡转变过程:Mo促进σ与Laves相的形成,N促进Cr2N析出、抑制σ与M23C6碳化物的形成,Cu有利于ε-Cu相的形成;非平衡凝固过程:Mo促进σ相与δ铁素体的形成,N促进Cr2N析出、抑制δ铁素体形成,Cu能够抑制δ铁素体的形成,但是对Cr2N和σ相基本没有影响。

Nb，Ti含量对J－90合金凝固偏析的影响

采用电子探针对不同Ｎｂ，Ｔｉ含量的Ｊ－９０合金凝固组织中Ｎｂ，Ｔｉ的面分布及枝干心部元素的化学成分进行了分析。结果表明：随合金中Ｎｂ含量增加，合金中Ｎｂ的偏析趋于严重。而Ｔｉ的分布则趋于均匀化；合金中Ｔｉ量增加时，Ｎｂ，Ｔｉ的偏析均趋于减轻。定量测试发现，当合金中Ｎｂ，Ｔｉ含量增加时，Ｎｂ，Ｔｉ的初凝平衡分配系数均有所增加。通过分析比较还发现，以元素最高含量与最低含量之差作为比较参数，可以合理地反映出合金中元素含量少量调整时元素偏析程度的变化取决于合金中元素的含量和元素分配系数这两个基本因素。同时，实验结果还说明，可以通过降低合金中微量元素含量使凝固时溶质富集层中Ｐ等微量元素含量的降低，使得Ｎｂ，Ｔｉ等易偏析元素的含量相对增加，从而使合金的凝固偏析得以降低。

连铸坯凝固偏析的原位统计分布分析

应用金属原位统计分布分析技术研究了40Cr钢（％：0．38～0．40C、0．90～0．91Cr、0．015～0．029P、0．009～0．014S）240mm×240mm连铸坯中C、S、P和Al的宏观偏析规律。研究表明，在铸坯45％～63％等轴晶率下中间包钢水过热度〈5～32℃）对C的宏观偏析没有显著影响，但对S、P宏观偏析产生明显影响。S呈中心正偏析，P呈中心负偏析，低过热度（5℃）不能减轻S和P的偏析程度。Al元素中心正偏析主要是Al2O3夹杂向连铸坯中心聚集所致。

镍基单晶高温合金凝固偏析的表征方法比较

分别采用金相、差热分析、枝晶干/枝晶间取点和随机点阵等方法,对一种含Ru镍基单晶高温合金的凝固偏析进行了表征。结果表明:通过金相和差热分析技术可以对凝固偏析进行定性地表征;同样,采用枝晶干/枝晶间取点法可以定量表征凝固偏析,但铸态组织的不均匀性会给结果带来较大误差;采用点阵法,可以随机地选择测试区域,并通过Scheil方程拟合分凝系数,由于测试过程中干扰因素较少,结果具有较高的可靠性;在凝固过程中,Re和W元素强烈地偏析于枝晶干,Al和Ta元素偏析于枝晶间,而Ru和Co元素偏析程度很低。

铸造TiAl合金的凝固偏析特征

采用扫描电镜背散射模式和电子探针成分分析研究了TiAl合金铸锭的凝固偏析特征。结果表明,沿柱状晶生长方向合金元素不存在宏观偏析。TiAl合金铸锭的微观偏析按照衬度差别可分为三个区域,呈网状分布的暗灰色区域,以及网格中间的灰色和灰白色区域,其中灰白色区域呈现枝干分布特点。合金元素Ti和V在灰白色区域的含量最高,暗灰色区域的含量最低。Al在暗灰色区域的含量最高,灰白色区域的含量最低。Cr在暗灰色区域的含量最高,灰色区域的含量最低。平行柱状晶生长方向和垂直柱状晶生长方向合金元素的微观偏析特征没有差别,柱状晶内和柱状晶界附近合金元素的微观偏析特征也没有差别。

冷却速度对短纤维增强Al-4.5Cu合金复合材料的凝固偏析的影响

用挤压铸造法制备Al2 O3f/Al— 4Cu复合材料 ,研究了冷却速度对复合材料凝固偏析的影响。结果表明 ,Al- 4Cu合金初晶在纤维间隙中生核长大 ,纤维不能作为α初晶非自发形核衬底 ;复合材料基体中存在由纤维间隙中心至纤维 /基体界面或晶界处渐增的Cu浓度梯度 ,纤维周围存在共晶第二相偏析 ;冷却速度增大 ,凝固偏析加剧 ;

难混溶合金凝固过程中宏观偏析形成的数值模拟

基于分离粒子法,建立了一个模拟难混溶合金凝固过程中第二相宏观偏析形成过程的模型,此模型考虑了实际凝固过程中的诸多因素,包括形核,扩散长大,Ostwald熟化,Brownian碰撞以及运动碰撞的影响,对Al-30％In合金的模拟结果与实验结果吻合较好,反映了所建立模型较好的理论预测能力。

S对Hastelloy C-4合金凝固偏析及热塑性的影响

采用金相探针法和高温拉伸试验研究S对HastelloyC 4合金凝固偏析及热塑性的影响。结果表明 ,随着S含量的增加 ,导致固液两相区、温度范围和偏析程度明显加大 ,引起合金的热塑性降低。因此 ,降低合金S的偏析有利于合金的锻造性能。

稀土铈对镍基C-4合金中硫凝固偏析的影响

随铈的加入 ,合金中硫由正偏析变为负偏析 ,而本身强烈偏析于终凝区。结果表明 :随着硫含量的增加 ,导致固液两相区。

Al_2O_(3f)/Al-4%Cu合金复合材料凝固偏析研究(英文)

利用挤压铸造制备了Al2O3f/Al-4%Cu合金复合材料,研究了复合材料的凝固偏析.研究结果表明,在复合材料的凝固末期,由于选择结晶,剩余液相中的溶质变化导致基体合金类型的改变,最终凝固偏析主要产生在纤维/基体界面上.偏析对材料的组织结构和性能的影响可能是双重的.

Al_(2)O_(3f)/Al合金复合材料凝固偏析研究

利用挤压铸造制备了Al2 O3f/Al合金复合材料 ,研究了复合材料的凝固偏析 .研究结果表明 ,在复合材料的凝固末期 ,由于选择结晶 ,剩余液相中的溶质变化导致基体合金类型的改变 ,最终凝固偏析主要产生在纤维 /基体界面上 .偏析对材料的组织结构和性能的影响可能是双重的 .

凝固偏析对氧化铝/铝-铜合金复合材料性能的影响

利用挤压铸造技术制备氧化铝/铝-铜合金复合材料,研究了凝固偏析对复合材料机械性能的影响.结果表明:复合材料在凝固过程中由于选择结晶,基体中的溶质元素偏聚在纤维/基体界面或晶界上;纤维加速了复合材料的时效强化过程,随着纤维体积分数的增加,复合材料的硬度、强度、弹性模量增大,而塑性下降;随着预制件预热温度的升高,冷却速度减慢,凝固偏析加剧,复合材料的机械性能下降.

S31254超级奥氏体不锈钢凝固相转变的热力学分析

超级奥氏体不锈钢广泛应用于海洋、环保、化工等苛刻腐蚀环境。由于合金化程度较高,凝固过程凝固偏析严重,析出相多且复杂。本文结合热力学计算软件Thermo-Calc,分析S31254超级奥氏体不锈钢在凝固过程中组织的组成和析出相的演变规律,主要合金元素Mo、Cr、Ni、N在凝固过程发挥的功能及其对相组织演变的影响,Mo-Cr元素交互作用对凝固相组织演变影响规律。结果表明,该钢种液固相线温度分别是1394.4℃和1358.6℃,平衡凝固路径是L→γ,非平衡凝固路径是L→L1+γ→L2+γ+δ→γ+δ+σ。Mo偏析是导致σ相析出的主要原因,δ相和σ相析出时,液相中Mo含量分别为8.5%和11.3%。

合金液滴雾化凝固过程分析与计算模型

雾化凝固过程是雾化制粉和喷射沉积过程中的关键步骤。文章分析了雾化凝固过程中的液滴的速度与粒度分布及液态冷却、再辉、偏析凝固、共晶凝固与液态凝固阶段,通过对合金液滴凝固过程中凝固潜热的释放与环境导热的分析导出了不同阶段液滴温度变化方程。

雾化合金液滴的凝固动力学分析与计算

雾化凝固过程对雾化制粉和喷射沉积材料的组织有重要影响。雾化凝固过程主要由液态冷却、再辉、偏析凝固、共晶凝固与固态凝固阶段组成。分析了雾化过程中的液滴的速度与粒度分布及凝固各阶段液滴凝固潜热的释放与环境导热之间的热平衡。

Ni-Ag偏晶合金材料凝固过程模拟分析

以Ni-Ag合金材料为研究对象,实验分析了Ni-7%Ag合金中心及表面的凝固组织,研究了偏析现象的产生机理。通过对Ni-Ag偏晶合金凝固过程的计算分析,得到了初生富Ag相粒子平均半径和数量密度随熔体冷却速率变化的曲线,为偏晶合金材料凝固过程中的偏析凝固组织控制提供了参考。

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括(γ-γ′)共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160~1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,(γ-γ′)共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。

U-2Nb合金的凝固过程研究

采用金相-扫描电镜相结合的方法,研究了U-2Nb合金的凝固过程。确定了U-2Nb合金的凝固特性,分析了合金凝固偏析及相析出行为。

40Cr连铸坯元素偏析金属原位分析研究

应用金属原位统计分布分析技术研究了40Cr连铸方坯中C、S、P、Si、Mn和Al的宏观偏析规律。研究表明在较高的等轴晶率下中间包钢水过热度对C的宏观偏析不产生影响。但对S和P的宏观偏析仍然产生明显影响。具有强烈偏析倾向的S和P呈现完全不同的偏析规律;接近液相线温度浇铸时并不能减轻S和P的偏析程度。Si基本不产生偏析,而Mn在常规浇钢过热度下呈中心正偏析;元素Al的中心正偏析主要是因Al2O3夹杂向连铸坯中心聚集引起。

高强高导热过共晶铝硅合金组分优化设计

市场对铝合金性能的要求多方面,既有高强、高导热,也有低密度、低膨胀系数等要求。文章在日标AC9B铝合金标准成分范围内,采用CALPHAD热力学计算方法,模拟不同元素质量分数下铝合金的综合性能,包括屈服强度、导热率、膨胀系数、电导率、密度、拉伸强度、泊松比、杨氏模量等,建立合金性能与合金元素质量百分数之间的函数关系及多元线性规划问题,求解获得合金最优性能及合金组分,为高强高导热铝合金组分的优化设计提供理论依据。