二次枝晶臂间距的研究

研究枝晶二次臂间距对于提高铸件力学性能有重要意义。本文中概述了3种二次枝晶臂间距理论模型,介绍了对Cu Zn合金二次臂间距的实验结果。针对Cu Zn合金,对理论模型的计算结果与实验结果进行了比较。结果表明,在冷却速度为0 06～130K/S、局部凝固时间为0 35～750S时,3种模型的计算结果与实验结果的相对误差平均值分别是11 3%、10 5%和11 5%。

A356铝合金显微疏松与二次枝晶臂距的计算机模拟

以商品化软件PROCAST为基础进行二次开发 ,对A35 6铝合金托盘件凝固过程显微疏松缺陷和二次臂距 (SDAS)进行了数值分析 ,建立了有氢气析出量影响在内的显微疏松判据模型 ,预测了显微疏松出现的位置与体积分数。预测结果得到了X射线无损探伤实验的验证。开发了温度场测试系统 ,测试了铸件凝固过程的冷却曲线 ,模拟结果与实际结果符合良好。

稀土熔剂对A356合金二次枝晶臂间距的影响

将含有稀土的熔剂JDN -Ⅰ用于覆盖处理A35 6合金。实验结果表明 ,该稀土熔剂对A35 6合金的二次枝晶臂间距dDAS值有着较大的影响。无熔剂覆盖时 ,水淬获得的dDAS值比空冷下降 30 .8% ;有JDN -Ⅰ熔剂覆盖时 ,水淬获得的dDAS值比空冷下降 88.2 % ;水淬时 ,有熔剂覆盖的dDAS值比无熔剂覆盖低 77.7% ;空冷时 ,有熔剂覆盖的dDAS值比无熔剂覆盖高 2 3.3%。分析认为 ,存在 2个临界冷速v1和v2 :当冷速v <v1时 ,dDAS值由液相线斜率决定 ;当v >v2 时 ,dDAS值由JDN -Ⅰ熔剂中的稀土含量决定 ;当v1<v <v2 时 。

超声施振温度对A357合金二次枝晶臂间距的影响

通过测量和分析了不同超声施振温度下A357合金的二次枝晶臂间距,研究了超声施振温度对A357合金二次枝晶臂间距影响的规律,建立了A357合金二次枝晶臂间距与超声施振温度和试样直径的关系。研究结果表明,超声施振温度对A357合金的二次枝晶臂间距影响显著,在相同的施振温度下,随着试样直径的增大,A357合金的二次枝晶臂间距增大;对于同一直径下的试样,随着超声施振温度的增加,铝合金二次枝晶臂间距先增大再减小最后又增大;超声施振温度大于700℃时,超声施振温度对试样的二次枝晶臂间距的影响较大,超声施振温度小于700℃时,试样直径对二次枝晶臂间距的影响较大。

铸件模数Mc对A357合金二次枝晶臂间距及致密度的影响

研究试样直径和铸件模数Mc 与铸件二次枝晶臂间距 (SDAS)的关系 ,通过测试A3 5 7合金不同凝固条件下铸件不同部位的SDAS ,得出砂型铸造凝固条件下SDAS与铸件模数M之间的关系式。研究了铸件模数等对铸件致密度的影响 ,确定了获得高致密度铸件的合理的凝固条件。

冷却速度对ZL114A合金二次枝晶臂间距的影响

利用金相显微镜及自动图像分析仪,测定ZL114A合金在同一凝固条件下、铸件不同壁厚部位的二次枝晶臂间距(SDAS),研究ZL114A合金凝固期热参数与SDAS的关系。结果表明,随着铸件壁厚的增加,冷却速度减小,局部凝固时间增长,二次枝晶臂粗化,SDAS增大;在呋喃自硬树脂砂型铸造条件下,SDAS与冷却速度及局部凝固时间之间的关系为SDAS=20.8tf0.3,SDAS=69.34v-0.3。

锑对亚共晶灰铁初生奥氏体二次枝晶臂间距的影响

采用定向凝固方法研究了不同锑含量的亚共晶Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ－Ｍｎ合金初生奥氏体二次枝晶臂间距。结果发现，当Ｓｂ≤０．０３６％时，随锑含量的增加，奥氏体二次枝晶臂间距减小；当Ｓｂ＞０．０３６％后，随锑含量增加，奥氏体二次枝晶臂间距又逐渐变大。

铝合金铸件凝固过程二次枝晶臂间距模拟计算

以铸造CAE温度场为基础,根据Furer-Wunderlin二次枝晶臂间距计算方法,建立了预测铝合金铸件凝固过程二次枝晶臂间距的计算模型。计算了ZL101A阶梯形铸件在凝固过程中不同部位的局部凝固时间和各个时刻的二次枝晶臂间距大小,对铝合金试验铸件进行金相组织观察,测量计算得到了铸件的实际二次枝晶臂间距大小,将计算结果与试验结果进行对比,验证了计算模型的准确性。

二次枝晶臂间距对A357合金时效动力学的影响

采用硬度计和光学显微镜对试样进行硬度测试和金相组织分析,研究了二次枝晶臂间距对A357合金时效动力学的影响。研究发现,在相同的条件下,随着A357合金试样二次枝晶臂间距的增大,固溶处理后达到的硬度值减小,而合金试样的时效硬度峰值推迟出现;通过对时效处理实验结果进行回归分析和量纲分析,得到时效硬度的数学模型,并验证了该模型的有效性。

冷却速度对铸件二次枝晶臂间距影响的模拟研究

设计了45#钢阶梯凝固试验并进行了有限元分析,研究了不同冷却速度对二次枝晶臂间距尺寸的影响。根据模拟结果拟合了冷却速度与二次枝晶臂间距经验公式,为判断铸件冷却温度、建立高温扩散退火预判机制、降低铸件偏析和避免裂纹的产生提供理论依据。

冷却速率对ZG40CrNi2Mo大型铸件凝固组织及元素偏析的影响

为了研究铸件凝固过程中不同冷却速率对其凝固组织与元素偏析的影响,利用铸件凝固过程数值模拟方法和自研的高通量凝固过程热模拟实验装置,开展了ZG40CrNi2Mo优质调质钢在不同冷却速率下的凝固模拟实验。结果表明:ZG40CrNi2Mo调质钢的二次枝晶臂间距λ_(2)与局部凝固时间t的关系符合λ_(2)=36.03 t0.26;随着冷却速率的降低,Cr元素偏析呈现上升趋势,Ni元素偏析先上升后降低;Mo元素偏析最为严重,但是对于冷却速率的变化不敏感。

连铸参数对高碳钢小方坯二次枝晶间距的影响

通过研究高碳钢小方坯连铸参数对铸坯二次枝晶臂间距的影响发现:采用结晶器电磁搅拌、加大二冷比水量,二次枝晶臂间距减小;过热度升高、拉速增大,二次枝晶臂间距增大。无M-EMS的铸坯接近中心的区域,仍然是枝晶臂发达的柱状晶组织;采用结晶器电磁搅拌,促使铸坯中心区域形成粒状等轴晶组织;随搅拌电流增大,二次枝晶间距明显减小。随二次枝晶臂间距增大,渗透率增加,造成铸坯中心碳偏析加重。

冷却速度对ZL702A微观组织与宏观力学性能的影响

采用不同内腔尺寸(40、30、20、10mm)的铜模进行重力浇注,制备冷却速度分别为15、17、37、104K/s的ZL702A试样。通过光学显微镜和扫描电镜对其微观组织进行分析,同时进行拉伸力学性能测试。结果表明,随着冷却速度的提升,α-Al晶粒尺寸逐渐减小,由167.5μm降到了58.3μm;二次枝晶臂间距从19.4μm下降至13.8μm,枝晶得到显著细化。随着冷却速度从15K/s到104K/s,室温平均抗拉强度提升5%,平均断后伸长率提升14.6%;高温平均抗拉强度提升18.0%,平均断后伸长率增幅达到42.9%。另外,α-Al晶粒尺寸对材料的室温抗拉强度影响较大,而二次枝晶臂间距对材料的高温拉伸性能影响较大。随着冷却速度增大,过冷度提高,增加了合金在凝固过程中的形核率,细化了α-Al晶粒及其组织,从而达到同时提升铸件强韧性之目的。

浇注温度对A380铸造铝合金显微组织中含Fe相的影响

A380铸造铝合金因其优异的耐磨性和耐腐蚀性、低热膨胀系数和高强度质量比而被广泛应用于汽车的缸体、缸盖和活塞等零件上。浇注温度是A380合金获得优异力学性能的重要工艺参数。本文在700~900℃的不同浇注温度下研究了A380铸造铝合金(Fe=1.1wt%)显微组织中含Fe中间相的演化过程。结果表明,当浇注温度高于800℃时,合金中有害β-Fe相的析出几乎得到了抑制。当浇注温度为700~900℃时,随着浇注温度的升高A380合金的二次枝晶臂间距逐渐减小,硬度值总体呈增加趋势,这与金相组织中α-Fe相与β-Fe相的含量与比例相对应。

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。

Co基合金激光熔覆层的局部组织特征

采用定量金相法，提取激光熔覆Ｃｏ基合金熔覆层不同部位的枝晶组织特征（枝晶二次臂间距ＤｅｎｄｒｉｔｅＳｅｃｏｎｄＡｒｍＳｐａｃｉｎｇ），结果表明：随着离熔覆层与基材结合界面距离的增加，熔覆层枝晶特征尺寸随之减小，即组织不均匀；同一高度下不同部位的特征尺寸变化不明显，即组织均匀。采用激光熔覆解析模型，计算了熔池局部凝固特性参数（温度梯度Ｇ、界面推移速度ＶＳ和冷却速率Ｔ．），结合凝固理论，解释了激光熔覆层组织形成原因。建立了熔覆层组织不均匀性评判标准，依据标准对熔覆层组织进行评判，并在此基础上提出消除组织不均匀性的方法。

稀土元素La、Ce对Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、力学性能及热导率的影响

为提高Al-Si系压铸铝合金的热导率与力学性能,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、万能电子拉伸试验机与激光热导仪等设备研究了稀土元素La、Ce对压铸铝合金Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe微观组织、热导率及力学性能的影响。结果表明,稀土元素La、Ce使合金晶粒细化,α-Al晶粒由枝晶转变为胞状形态,降低了平均二次枝晶臂间距;也能变质合金中的共晶Si相,使其呈细小纤维状形态均匀分布。当稀土元素La、Ce添加量均为0.1%时,合金的热导率、抗拉强度、断后伸长率分别达到167.62 W/(m·K)、201.0 MPa、14.56%,较未添加稀土元素的合金分别提高了11.19%、27.38%和246.67%。

激光重熔扫描速度对Co基合金凝固特性及显微组织的影响

提高扫描速度可使Ｃｏ基合金经激光表面重熔处理后显微组织明显细化。通过定量金相法测定枝晶二次臂间距查明，扫描速度提高一个数量级，熔池中部的二次臂间距减小一半。依据传统的凝固理论，结合激光重熔三维流场和温度场模型计算出的冷却速率和ＣｏＣｒＣＷ伪二元相图，计算出不同扫描速度下熔池中部的二次臂间距，计算结果和实验结果符合得很好，成功地从理论上解释了实验结果，建立了激光重熔的工艺和组织特征之间的联系。

K4169合金涡轮轴承座铸件的持久性能研究

研究K4169高温合金单铸试样及铸件本体切取样的高温持久性能,对K4169高温持久性能合格与不合格的试样进行纵向剖切,取整个试样剖切面进行成分分析、宏观晶粒尺寸分析、二次枝晶臂测量分析、光学显微分析及电子显微分析。结果表明,早期断裂试样碳含量略高,断口处存在明显的显微疏松,析出相分布不均匀,主要偏析于晶界和枝晶间。通过改变模组工艺方案,调整浇注工艺参数,合金组织得到明显改善,持久性能得到提升。

Sr对近共晶Al-Si合金中α枝晶生长行为的影响

针对Al-11.6％Si和Al-11.6％Si-0.4％Mg两种近共晶成分铸造合金,考察了Sr的加入对组织中α枝晶形态的影响,测量了完全变质合金中α枝晶相数量及α枝晶的特征参数:一次分枝间距和二次枝臂间距.结果表明,Sr的加入促进了α枝晶柱状化生长并导致α枝晶相数量大幅度提高;在完全变质合金中,随着合金中Sr量增加.一次分枝间距和二次枝臂间距都降低,Sr对α枝晶起一定的细化作用.Sr加入到Al-Si合金中引起合金液的性质发生了显著变化,Sr的存在降低了α枝晶固液界面能,导致枝晶尖端的生长过冷度降低,抑制液相中等轴晶的形核,因此Sr的加入促进了柱状枝晶的形成.固液界面能的降低也使得柱状枝晶的二次枝臂间距和一次分枝间距随着Sr量增多而降低.