CMT成型TC4-DT合金的组织及其形成机理的CET模型预测

采用冷金属过渡模式(Cold Metal Transfer,CMT)的同轴送丝电弧熔丝增材制造技术制备了TC4-DT钛合金直壁墙试块,对其高低倍组织及其形成机理进行了研究,使用3D-Rosenthal模型对其凝固过程进行了模拟计算。低倍组织表明,弧形热影响区为细等轴晶,堆积区底层为细柱状晶区,中层和顶层为等轴晶与短柱状晶的混合。这种组织,与电子束熔丝和旁轴送丝电弧熔丝的粗大柱状晶组织有明显的不同;堆积区的高倍组织以编织状的α相板条为主,在部分原始β晶界可见连续的晶界α相和集束状α相板条,且有热影响层界线,与电子束熔丝和旁轴送丝电弧熔丝的高倍组织接近。模拟计算的结果表明,熔池边界的最大温度梯度约为12652.6 K/cm,最大凝固速度约为1.5 cm/s,该凝固条件处于柱状晶-等轴晶转变(Columnar-Equiaxed Transformation,CET)模型中的混合组织区;根据计算结果,提高输入功率(P)和焊枪移动速度(V)可促进等轴晶的生成,当P>153 W、V>3.2 mm/s时可得到柱状晶与等轴晶混合的低倍组织,且晶粒尺寸随着V的增大呈减小的趋势。

铁素体不锈钢铸坯凝固特性及等轴晶率控制

具有较高等轴晶率的铁素体不锈钢连铸坯可以显著避免冷成型加工过程中的皱折缺陷。采用了低倍组织观察、第二相特征分析以及凝固模型计算的方法研究了含Ti、Nb双稳定化超纯铁素体不锈钢的凝固特性以及等轴晶率控制机理。结果表明,当Ti和Nb加入到铁素体不锈钢中,连铸的等轴晶率显著提高;模型表明铸坯凝固参数的变化规律基本一致,然而钢中第二相粒子的成分及形貌发生显著变化,第二相粒子的非均质形核能力显著增强。本研究建立的凝固模型可以较好预测连铸坯的CET转变,同时指出稳定地提高铁素体不锈钢连铸坯的等轴晶率需要对钢中微量元素含量、核心形核效果以及冶炼过程进行合理设计。