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。

大圆坯连铸宏观偏析形成过程的数值模拟

针对Φ785 mm立式连铸大圆坯,建立了流动、传热、凝固、传质三维耦合模型。通过该模型预测了从弯月面到完全凝固范围内铸坯溶质元素的分布情况,研究了大圆坯宏观偏析形成过程。模拟结果表明:连铸前期钢液对凝固前沿的溶质冲刷效应是铸坯表面区域出现明显负偏析带的主要原因;随着钢液的不断凝固,铸坯中心区域残余液相的溶质元素不断富集,最终导致了中心偏析的产生,C元素中心最大正偏析指数为1.08;另外,不同溶质元素宏观偏析严重程度有所不同,但呈现出的分布趋势基本相同。

超声与氩气冷却对2219铝合金组织及偏析的影响

2219铝合金作为一种广泛应用于航天、汽车制造等领域的重要合金,其在一般重力铸造条件下生产的铸锭容易出现孔缩、第二相聚集、宏观偏析等问题。本研究在高纯气氛保护条件下,采用超声辅助处理熔体与氩气冷却相结合的方法制备了2219铝合金铸锭。通过光谱仪、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了超声波、氩气冷却对改善2219铝合金凝固组织及宏观偏析的影响。结果表明,在高纯气氛保护下,超声作用对2219铝合金铸造具有良好的细化晶粒、均匀化第二相的效果,组织内无疏松缩孔缺陷。当超声与氩气冷却共同作用时,铸锭晶粒细化及第二相均匀化效果更佳,平均晶粒尺寸减小69.4%。超声空化效应促进了更多溶质元素在铝熔体中的均匀分布,提高了晶粒形核率,同时在空化破碎与声流的扰动效应作用下,第二相组织更为细小均匀,宏观偏析显著改善。

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。

铝镁合金铸件针孔和偏析缺陷特点及分析

对铝镁合金铸件疏松、偏析类缺陷种类、形成机理及其安全使用风险进行了系统的分析,通过X射线、电镜扫描观察铸件不同程度的疏松、偏析组织的微观形貌,并结合力学性能、化学成分检测数据分析评估各类型缺陷对产品使用性能的影响,指出铝镁合金铸件疏松、偏析缺陷安全使用的判定方法,为产品的检测和质量保证提供参考。

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%。

喂钢带碳浓度对连铸大圆坯宏观偏析的影响

结晶器喂钢带工艺是提高大截面连铸坯中心质量的有效方法之一.本文发展了液相-柱状晶-等轴晶三相体积平均凝固模型,探究了喂入钢带的碳浓度对连铸大圆坯凝固组织结构及宏观偏析分布的影响规律.结果表明:喂入钢带的碳浓度会极大地影响等轴晶与柱状晶的生长,碳浓度过低或过高均会降低喂钢带对等轴晶体积分数提高的效果.通过调控钢带溶质浓度可以直接影响铸坯内溶质浓度及分布,喂入1.0倍钢液碳浓度(r_(C)=1.0)的钢带对连铸坯宏观偏析的改善效果最佳,其中铸坯径向碳极差和宏观偏析指数极值差分别为0.165 7%和38.36%.

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。

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。

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。

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。

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。

电磁搅拌与超声作用对6082铝合金成分偏析的影响研究

消除宏观偏析是制备高品质6082铸坯的重要环节。本文研究了电磁搅拌、超声场和添加细化剂等熔体处理手段对6082铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明:施加电磁搅拌和超声场均能减少Mg和Si的偏析,作用效果随电磁搅拌电流强度和超声作用时间的增加而增强。当磁场电流强度为20 A时,Mg和Si的偏析比由未施加电磁搅拌的1.113、1.224减小至1.037、1.048,分别降低6.8%和14.3%。施加超声作用150s时,Mg和Si的偏析比减小至1.041和1.047,相较未施加时,降低了6.5%和14.5%。同时,电磁搅拌和超声作用有效促进了元素在横截面径向上的均匀分布。作为对比,加入Al-Ti-B细化剂可大幅减小6082的平均晶粒尺寸,但对元素偏析作用不明显,电磁搅拌和超声作用对偏析的改善作用主要源自物理搅拌。

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。

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。

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。