Al-Bi难混溶合金快速连续凝固的实验研究

采用 Al-(3．4—15)%Bi(质量分数)难混溶合金进行了快速连续凝固实验,研究了 Bi 含量和凝固速率对快速连续凝固组织的影响．结果表明,少量富 Bi 相粒子尺寸随着 Bi 含量的增加而增大,提高凝固速率有助于制备少量富 Bi 相粒子均匀分布的难混溶合金．通过分析富 Bi 粒子尺寸分布,发现沿试样轴向和径向方向粒子平均直径变化不大,试样表层处粒子尺寸较小．研究表明,快速连续凝固是制备均质难混溶合金的有效途径．

连续凝固偏晶合金薄带凝固组织进化过程模拟

分析了偏晶合金薄带垂直连续凝固过程,发展了描述该条件下偏晶合金凝固组织演变的数学模型,将计算的温度场和浓度场与凝固组织演变的控制方程相耦合,模拟了Al-5Pb(质量分数．%)合金的凝固过程．结果表明．在固/液界面前存在一过冷区、弥散相液滴在此区间内形核,这些液滴在移向凝固界面的过程中进行扩散长大,随着凝固速度的提高,形核率升高,弥散相液滴的数量密度增大．平均半径减小。

直流电流作用下Al-Bi偏晶合金连续凝固研究

开展了直流电流作用下Al-Bi偏晶合金的连续凝固试验,研究了直流电流密度、合金成分、凝固速度以及基体熔体与弥散相液滴电导率等因素对偏晶合金凝固组织形成的影响。结果表明,直流电流能够促使偏晶合金液-液相变过程中弥散相液滴发生径向迁移。当弥散相液滴的电导率小于基体熔体的电导率时,弥散相液滴在直流电流作用下由试样中心向试样表面迁移;当弥散相液滴的电导率大于基体熔体的电导率时,弥散相液滴在电流作用下由试样表面向试样中心迁移。

脉冲电流作用下相分离合金连续凝固过程研究

以Cu-Bi-Sn相分离合金为对象,试验与模拟相结合,研究了脉冲电流对相分离合金连续凝固组织演变的影响。结果表明,脉冲电流主要通过改变液-液相变过程中弥散相液滴的形核能垒来影响相分离合金的凝固过程及组织。随着电流密度峰值增加,液-液相变过程中弥散相液滴的形核能垒降低,液滴形核率增加,合金凝固组织中弥散相粒子的尺寸减小,有利于弥散型相分离合金复合材料的制备。

Cu-12％Al铝青铜线材的连续定向凝固制备

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备了Cu-12％Al(质量分数)合金线材,研究了工艺参数对凝固成形过程的影响,分析了连续定向凝固线材的组织性能．结果表明:当熔体温度1250℃、下拉速度9 mm／min、冷却水量900 L／h时,可以连续稳定成形直径6 mm、表面较光滑、具有单晶组织的Cu-12％Al合金线材,其延伸率达到19．7％,弹性模量达到167．9 GPa,电导率达到22．23％(IACS),具有优良的综合性能．

电渣重熔连续定向凝固René88DT合金的组织与热变形行为

自行设计开发了适合工业化生产高纯净,低偏析,无宏观缺陷铸锭的电渣重熔连续定向凝固技术（ESR-CDS）的设备和工艺,利用该技术成功制备了直径为150mm的René88DT合金定向凝固铸锭。采用XRD测试了定向凝固柱状晶的生长取向,结果表明,ESR-CDS René88DT铸锭柱状晶择优生长方向为〈100〉系晶向;ESR-CDS铸锭与传统ESR铸锭相比,枝晶组织生长方向保持一致,二次枝晶臂均匀细小,元素偏析程度低,且晶间一次析出相呈颗粒状,尺寸细小;等温热压缩实验结果表明,ESR-CDS René88DT合金热压缩试样在1100℃,0.05~0.1 s-1应变速率下可达到70%以上压缩变形量并获得均匀细小的动态再结晶组织;ESR-CDS René88DT合金铸锭经等温锻造制备出了170mm×73mm的饼坯件,锻压变形量超过70%,饼坯件除上下两端的变形死区外均发生了动态再结晶,晶粒尺寸约50μm。

连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能

研究了连续定向凝固铜棒及对其进行大变形量冷加工后的线材的微观组织和力学性能。凝固铜棒具有纵向连续柱状晶组织,塑性优异,伸长率达到50.5%。经过冷轧和冷拔,柱状晶组织细化为纤维晶组织,并产生显著的加工硬化。经过真应变为3.6的冷变形加工,其抗拉强度由未变形的140MPa提高到418MPa,伸长率则下降了近70%。断口形貌观察表明:凝固铜棒、轧制后的铜杆及拉拔后的铜线都是穿晶韧性断裂,其微观断口均呈山峰状,且峰顶依次逐渐尖锐。

电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究

研究了传统电渣重熔工艺(ESR)和电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)所得到的M2高速钢铸态显微组织。结果表明:采用ESR工艺得到铸态组织边部为树枝晶且部分出现了三次枝晶,心部为粗大的等轴晶,晶粒之间有网状碳化物,铸锭的偏析较为严重,经深腐蚀凝固组织基体与碳化物过渡区较为疏松、粗糙,部分基体内部出现了细小的裂纹。而采用ESR-CDS工艺得到铸态组织边部和心部都以较为细小的树枝晶为主,组织中存在比较多的"不连续的复合规则型"的碳化物,组织较为均匀,经深腐蚀,碳化物与基体过渡区圆滑。

真空熔炼、氩气保护连续定向凝固技术

阐述了真空熔炼、氩气保护下引法连续定向凝固工艺.该工艺将真空感应熔炼和连续定向凝固技术结合在一起,集熔化、提纯、凝固于一体,控制方便,搅拌、脱氧能力强,生产效率高,能生产纯净度高、性能好的定向凝固材料.对该工艺生产的纯铜棒材的质量进行了分析.

连续定向凝固过程铜铬合金的组织与缺陷

研究了铜铬合金的连续走向凝固的工艺条件及相互之间的匹配关系，以及铜铬合金 的显微组织及其表面缺陷形成的原因．结果表明：结晶器高度 １０～２５ｍｍ，冷却距离 ２５ ｍｍ，合金 温度 １２１０～１２８０℃，牵引速度 ０．２～１．０ｍｍ／ｓ，冷却水量 ７２０Ｌ／ｈ时，可制得 Ｃｕ－０．６％Ｃｒ合金材料．

连续定向凝固Al-1%Si合金棒材制备工艺与应用

采用自制的真空熔炼、氩气保护连续定向凝固设备制备出具有连续柱状晶组织的Φ8mm的Al 1%Si合金棒材。该棒材具有良好的塑性,不需任何中间退火,在室温下可直接拉拔制备出线径为20μm的超细丝材,其延伸倍数达16万倍。该超细丝材可用作集成电路封装键合丝。

电渣重熔连续定向凝固René88DT镍基合金锭工艺参数的计算

René88DT镍基合金(%:0.02～0.05C、15.5～16.5Cr、3.8～4.2Mo、≤0.20Ta、12.5～13.5Co、0.6～1.0Nb、0.025～0.050Zr、3.5～3.9Ti、2.0～2.4Al、0.006～0.015B、3.8～4.2W、0.005～0.010Ce)母合金棒由200 kg真空感应炉熔炼,并按照凝固组织显微结构要求,通过控制铸锭凝固的二次枝晶间距和金属熔池形状及深度来确定重熔时熔化的速度,再通过热平衡计算得到相关的熔炼参数,由500 kg气氛保护抽锭式电渣重熔炉按连续定向凝固工艺熔炼出Φ160 mm×220 mm René88DT合金锭结果表明,计算重熔总时间与实际时间的误差仅为4.5%,熔池浅平,凝固组织均匀细小,获得了全〈100〉方向的柱状晶组织,二次枝晶间距为60～80μm。

电渣重熔连续定向凝固FGH96合金非金属夹杂物研究

本文通过真空感应熔炼+惰性气氛保护电渣重熔连续定向凝固制备FGH96合金,对FGH96合金中的非金属夹杂物进行对比研究。结果表明,活泼元素Al、Ti、Zr、Ce、B等有轻微的烧损,主要元素含量都在合金要求的范围之内,氧含量略有降低,达到了真空熔炼的水平,氮含量有较大幅度的降低,主要存在两种类型的夹杂物,呈球形的夹杂物是Al、Ti、Mg的复合氧化物和TiN。图像统计分析结果表明,和传统电渣重熔相比,电渣重熔连续定向凝固工艺重熔后FGH96合金中的非金属夹杂物面积百分比、100个视场中的夹杂物个数降低了50%以上,夹杂物的最大尺寸由16μm降低到5.5μm,这主要是与熔池的形状、深度和结晶方式有较大关系,传统电渣重熔过程中金属熔池的形状是V字形,深度约占铸锭直径的50%左右,而电渣重熔连续定向凝固过程中形成的熔池呈扁平状,深度占直径10-20%。

一炉双流连续定向凝固方法

阐述了自制的一炉双流连续定向凝固装置的原理及特点,对不同拉速下纯铝铸锭的表面状态及凝固组织进行了研究。结果表明,拉坯速度慢或固液界面靠近结晶器出口处,表面质量好;拉坯速度增加,柱状晶的数目经历由少增多的过程。

Al-Si 共晶系连续定向凝固自生复合材料的组织与性能

本文采用新型连续定向凝固(CDS)装置研究了 Al-Si 合金(成分为12.7%～16.6%Si)的可采用工艺范围、共生区及其连续定向凝固材料的组织与性能。实验结果表明,Al-Si 共晶系合金通过连续定向凝固可以获得短纤维的自生复合材料.在凝固速度为0.02～2.0mm/s 的范围内,随着凝固速度的增加,Al-Si 共晶系合金的共晶硅形态经历了片/纤维转变,抗拉强度及延伸率随凝固速度的增加而增大。本文还分析了 Si 纤维的形成机制。

工艺参数对一炉双流连续定向凝固过程稳定性的影响

利用自制的一炉双流连续定向凝固设备,以纯铝为原料,进行了工艺研究。考察了各工艺参数对一炉双流连续定向凝固过程稳定性的影响。结果表明,结晶器出口温度、结晶器形状与位置、拉坯速度、冷却能力、熔体温度等因素对凝固过程的稳定性有着显著影响,并通过影响固液界面位置及铸锭的表面质量来实现。

影响一炉双流连续定向凝固过程稳定性因素与对策

利用自行研制的一炉双流连续定向凝固设备,以纯铝为原料,对导致连续定向凝固过程不能稳定进行的各种因素进行了较为系统的研究,给出了实验方法,并对实验中常出现的问题提出了相应的解决措施,进而得出稳态下铸锭的表面状态及凝固组织。

真空熔化氩气保护连续定向凝固设备的研究

真空熔化氩气保护连续定向凝固设备,是在原有的常规连续定向凝固设备的基础上,加上真空系统而设计制造出来的。本文将着重介绍真空熔化氩气保护连续定向凝固设备的结构特点及工作原理。该设备是连续铸造领域的新型设备。

下引式连续定向凝固薄壁铜管温度场的计算与验证

依据凝固原理,采用解析法建立了下引式连续定向凝固薄壁铜管过程中温度场的一维稳态数学、物理模型,结合其数值计算和试验结果,对比分析了各工艺参数对整个温度场和固/液界面位置的影响及其原理,并计算了现有工艺参数下达到极限连铸速度的工艺参数,对实际生产中温度场的控制具有积极的参考意义。

下引式连续定向凝固薄壁铜管中具有温度梯度的结晶器对固液界面位置影响的数值模拟与分析

根据凝固原理建立了下引式连续定向凝固薄壁铜管过程中具有温度梯度的结晶器下二维稳态温度场的物理、数学模型,并通过数值计算与绝热结晶器、恒温结晶器下工艺参数对固液界面位置的影响进行对比分析,结果表明在保证熔体温度稳定的条件下,使用具有温度梯度的结晶器能够获得相对较宽的适宜工艺参数范围以及较高的极限拉坯速度。