OCC技术研究现状及其进展

ＯＣＣ技术从发明至今已有２０年的历史，目前已有３０家以上公司采用该技术开发出产品，在工业中获得广泛应用。评述了ＯＣＣ研究现状及其应用情况，并提出了在国内开展ＯＣＣ技术值得重视的几个问题。

OCC技术研究现状及展望

在介绍OCC技术原理的基础上,对该技术的特点、形式及设备结构的研究进展进行了详细地阐述,评述了该技术在国内外的研究现状及其应用情况,并对其发展和应用前景进行了展望。

Ag含量对低合金化Cu-Ag合金拉拔线材组织和性能的影响

采用热型水平连铸技术制备Ag含量分别为0.6%、1.0%、2.0%和4.0%的Cu-Ag合金杆坯,并将d 16.0 mm杆坯拉拔加工成d 1.0 mm的线材,利用透射电镜分析其微细组织,并测试导电和力学性能。结果表明:拉拔线材由平行于拉拔方向的纤维晶组成,Cu-0.6Ag合金线纤维晶平均宽度约为340 nm;随着Ag含量增加,纤维晶尺寸减小,Cu-4.0Ag合金线纤维晶平均宽度为115 nm。纤维晶存在显著的〈111〉取向,纤维晶晶界主要为由位错塞积形成的小角度晶界,晶内存在大量位错,并发现少量的孪晶。随着Ag含量增加,Ag元素分布由局部富集转变为Ag相析出。Cu-0.6Ag和Cu-4.0Ag合金线材导电率随Ag含量的增大而减小,分别为91.2%IACS和79.5%IACS。Cu-0.6Ag和Cu-4.0Ag合金线材抗拉强度随Ag含量的增加而增大,分别为402.6 MPa和702.9 MPa。抗拉强度提高的主要原因是细晶强化和Ag相沉淀强化作用。

热型连铸CuAlNi形状记忆合金丝的性能研究

用热型连铸法制取1.5mm的柱晶CuAlNi合金丝,具有轴向排列的柱晶组织。经过900℃固溶处理,拉伸曲线与单晶的相似,具有两个阶段的马氏体转变,抗拉强度可达633MPa,延伸率14.95%。在4%的固定应变下,反复拉伸疲劳断裂次数高达38560次,形状回复率为100%。反复拉伸后在晶界上形成一种新相,有效地松弛了晶界上的应力集中,可能是疲劳寿命大幅度提高的原因。

纯铜热型连铸的工艺问题与缺陷

在自行设计、制造的垂直下拉式热型连铸设备上进行了纯铜的热型连铸试验。结果表明,在纯铜热型连铸过程中,由于铜液氧化或吸气,可能形成缩松和气孔等缺陷;脱氧剂加入不当会出现铸型粘坯现象;工艺参数匹配不当会产生拉漏、冻结等事故。采用钠钙玻璃作覆盖剂时,玻璃融体、铜液与坩埚内表面的润湿性对覆盖效果有显著影响,采用适量的Cr作脱氧剂,能获得完整的覆盖膜。当冷却距离为180mm、铸型出口温度为1092～1132℃、拉铸速度为0.017～0.470mm/s时,加入0.6%的Cr作脱氧剂,玻璃为覆盖剂,铸型出口用N2气或水煤气保护,能够拉铸出质地优良的单晶铜棒材。

单晶铜杆热型连铸微机自动控制设备的研制

热型连铸法是一种特殊的连续定向凝固技术,可用于单晶铸锭的制备。介绍了一种热型连铸法生产单晶铜杆的方法和设备,基于伺服控制及数模转换技术,用微机对生产过程进行自动控制,可以制备出表面光洁,且具有极好的延展性和导电性的单晶铜杆,具有很好的实用价值。

热型连铸铝线的制备及其显微组织和性能

采用自制的热型连铸设备制备铝线材料,研究铸型温度和拉铸速度等工艺参数对材料表面质量、显微组织及力学性能的影响,通过对最佳工艺条件下制备的铸锭断口形貌进行观察和分析,探讨其相关机理。结果表明：当铸型温度为675-685℃、拉铸速度为90-120 mm/min时,可以制备出表面质量较佳的铸锭;同时,工艺参数会对晶体的择优取向产生一定影响,当铸型温度和拉铸速度分别为680℃和90 mm/min时,晶体的取向更倾向于沿？100？方向生长,铸型温度越高,铸锭力学性能越优异。当拉铸速度为90 mm/min时,制备的热型连铸铝线具有最佳的塑性加工能力。相比于普通多晶铝线,热型连铸铝线具有更好的塑性。

热型连铸工艺参数的数值分析

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型。通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度等工艺参数对固液界面位置的影响。结果表明,该模型较为准确地反映了热型连铸的传热特点,铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度对固液界面位置有明显影响。

热型连铸单晶金属的制备与拉伸特性研究

采用自制的热型连铸设备,制备出了直径为12 mm的单晶铜、单晶铝、单晶锌棒材;对三种棒材的拉伸特性进行了测试、分析,并与多晶铜、多晶铝线材进行了对比。试验结果表明,热型连铸的单晶金属比多晶金属的拉伸性能大大提高。单晶铝比多晶铝伸长率提高了156.12%,断面收缩率提高了578.36%。单晶铜比多晶铜伸长率提高了131.75%,断面收缩率提高了353.34%。单晶锌的抗拉强度只有7 MPa,伸长率为13.29%。从应力-应变曲线可以得出:单晶铝、单晶铜的加工硬化倾向较小,单晶锌则具有明显的加工硬化倾向。

热型连铸单晶金属的断口形貌与形成机制

采用自制的热型连铸设备制备了直径为12 mm的单晶铜、单晶铝和单晶锌试样。采用SHIMADZU(岛津)AG-I250kN精密万能试验机拉伸试样;用XRD和SEM研究了单晶体的优先生长方向和拉伸试样断口的形貌及其形成机制。试验结果表明:单晶铜和单晶铝试样拉伸过程中发生了各向均匀的缩颈现象,试样拉断后断口呈双锥状,有明显的韧窝。但是单晶锌在拉伸过程中仅发生单向收缩,没有缩颈现象,其断口呈现典型的解理脆性开裂特征,解理面是(1012)晶面。

基于CAFE法的单晶铜杆热型连铸过程晶体生长模拟

基于元胞自动机(CA)和有限元(FE)耦合法对单晶铜杆热型连铸过程中晶粒生长及演化过程进行了模拟,获得了稳定状态下铸棒内温度分布及液固相界面的位置和形态,模拟了连铸初期沿热流方向细小等轴晶快速合并形成柱状晶的过程,采用截面形态和极图法分析了定向凝固条件下各个生长时刻的晶粒形貌和晶粒生长取向以及晶粒竞争生长过程中的快速淘汰和慢速淘汰阶段,为热型连铸工艺优化提供了依据。

热型连铸过程的二维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程二维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响.计算结果与文献报道的实验结果吻合较好.

基于热型连铸法制备单晶铜的控制系统设计

设计了一种基于热型连铸单晶铜杆的制备方法,借助于伺服控制技术,实现了生产过程的自动化控制。所生产出的产品表面光滑、导电性极佳、延展性良好,具有实际应用价值。

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型。通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响。计算结果与试验结果吻合。

热型连铸制备Cu-Al-Ni形状记忆合金力学性能研究

在自制的水平热型连铸设备(OCC)上,采用一定的工艺参数,制备出表面呈镜面,内部组织沿轴向定向排列的柱状组织Cu-Al-Ni形状记忆合金。其与金属型、定向凝固生产的样品相比,屈服强度、伸长率有一定的提高,伸长率可达12.8%。

热型连铸法制备ZLAlCu10合金的组织与性能

用热型产铸法制备ＺＬＡＩＣｕ１０合金试样，将其金相组织、力学性能、磨损性能、腐蚀性能及显微硬度与石墨型铸造法制备的ＺＬＡＩＣｕ１０台金试样进行比较，结果表明，尽管热型连铸件的晶粒比较粗大，但其抗拉强度、伸长率、耐磨性能、抗腐蚀性能却分别比石墨型试样提高了２７％、１８８％、８０％、１４０％，显微硬度也大大提高。

热型连铸铜-铝-镍合金的超弹和形状记忆性能

用热型连铸技术制备了铜-铝-镍合金,对经不同热处理后的合金进行了形状记忆和超弹性试验,并分析了相关机理。结果表明:该合金的超弹性变形高达13.3%~20%,远高于传统镍钛系合金,形状记忆性能也大为增加;合金组织为柱状晶,在外力作用下晶体取向与应力方向一致,不存在与应力方向垂直的晶界,不易发生晶界断裂;在超弹性变形过程中,发生了应力诱发马氏体相变,使晶体向应力有利的方向流动而得到准单晶体,材料塑性更大。

热型连铸技术的发展与应用

热型连铸是一项近净成形(near-net-shape)技术,它是将定向凝固和连铸技术结合起来的一种新型工艺。通过对有关文献的综述介绍了热型连铸的原理和工艺特点、工艺和设备种类的发展及其应用研究现状,论述了铸型出口温度、冷却距离(冷却点到铸型出口端的距离)、拉铸速度等工艺变量对铸造型材质量的影响,指出了该技术的局限性及改进方向。

热型连铸单晶铝的力学性能的研究

对直径为4 mm的热型连铸铝单晶线材的室温拉伸性能和循环弯曲性能进行了测试,并对其断口微观形貌进行了观察。结果表明:与多晶铝试样相比,热型连铸单晶铝屈服强度变化不大,抗拉强度降低了42.7%,伸长率和断面收缩率分别提高了111.5%和575%;弯曲疲劳寿命明显提高;单晶铝的断口呈扁尖状,断口附近滑移线相互平行且均匀分布,为典型的韧窝结构。

热型连续铸造法包铸光学纤维

用热型连铸工艺实现了铝合金包铸光学纤维。试验比较了几种涂料对光纤的保护作用。认为糖粘结的石墨涂料涂层薄，具有疏松结构及良好的高温溃散性，保护效果良好。文中还对光纤的断裂原因进行了分析。