生长速度对Ti-45%Al包晶合金定向凝固组织的影响

通过电磁感应加热和液态金属冷却相结合的实验方法制备了Ti-45%Al(at%)包晶合金的定向凝固试样,并观察在不同生长速度下的微观组织和界面形态。结果发现,抽拉速度为10μm/s时,界面以胞晶形式生长,最终组织的α2+γ片层与生长方向垂直;抽拉速度为50μm/s时,观察到明显的枝晶生长界面,α2+γ片层与生长方向成45°夹角。低速下的胞状间距明显大于高速下的枝晶间距,说明快速凝固有利于减小枝晶间距。

Ti-45%Al合金界面形态及微观结构演化的相场模拟

用相场法对Ti-45%Al合金在近绝对稳定高速定向凝固条件下的液固相变界面形态和微观结构演化进行模拟。结果表明:初始平界面失稳后形成许多细胞晶,在生长速度进一步增大至近绝对稳定平界面过程中,存在细胞晶向高速平界面的转变;体系溶质分布模拟的研究结果表明,由于固液界面处发生溶质截流,体系出现低微观偏析的凝固结构。模拟结果与快速凝固理论相吻合。

Ti-45Al合金的定向凝固组织

采用区域重熔定向凝固技术制备了Ti-45Al合金定向凝固试样,研究了不同参数下的凝固组织。结果表明,该合金在定向凝固过程中一次凝固可以以胞晶形式实现定向生长,胞晶内α2/γ片层方向与生长方向成45°或90°。凝固过程中稳定相β及亚稳相α同时存在,并以胞状生长,存在竞争而引起的交替现象。降速生长时定向组织比较理想。淬火实验表明,在大过冷度下亚稳α相作为领先相析出。

Ti-45Al合金焊接熔池凝固过程数值模拟

采用元胞自动机法和有限差分法建立了宏微观耦合下的焊接熔池微观组织凝固模型,对Ti-45Al合金焊后凝固过程中的枝晶生长形貌和溶质场浓度分布进行模拟,并通过试验对模拟结果进行验证.讨论分析了焊接热输入、内部形核数和表面传热系数对枝晶生长及形貌的影响.结果表明,熔池内的组织主要由柱状晶和等轴晶两种形态组成.热输入的增加和传热系数的减少均有助于柱状晶的生长,而内部形核数越大则越有利于等轴晶的生长.所建立模型的计算结果与试验结果在关于枝晶生长的定向研究中有较好吻合.

Ti-45at.%Al合金定向凝固过程中显微组织演化的计算机模拟

采用基于溶质扩散控制模型CA方法对Ti-45at.%Al合金定向凝固过程中显微组织演化过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在温度梯度较高时,初生晶核间距无论大小,均可通过分枝或竞争生长而使一次胞晶/枝晶间距得到调整.在抽拉速度一定情况下,随着温度梯度增加,胞晶/枝晶间距减小,在温度梯度一定情况下,随着抽拉速度增大,观察到胞晶/枝晶混合结构,混合结构区随温度梯增大而增大,模拟结果与实验观察相符合.