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金属材料凝固过程研究现状与未来展望 预览
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作者 翟薇 常健 +1 位作者 耿德路 魏炳波 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1953-2008,共56页
金属凝固作为冶金铸造技术的一个重要工艺过程,经历了从古老技艺向现代科学的漫长演化,于20世纪后半叶发展成为材料科学中一个相对完整的学科领域。随着各种相关高新技术的不断涌现,特别是信息化时代的到来,凝固科学技术正在迅速转型发... 金属凝固作为冶金铸造技术的一个重要工艺过程,经历了从古老技艺向现代科学的漫长演化,于20世纪后半叶发展成为材料科学中一个相对完整的学科领域。随着各种相关高新技术的不断涌现,特别是信息化时代的到来,凝固科学技术正在迅速转型发展。本文系统总结了最近20年来国内外在液态合金的微观结构与物化性质、晶体形核与过程调控、凝固组织形成机理、超常凝固动力学以及新型材料凝固制备成形等五方面研究的主要进展,并分析展望了这一学科领域的未来发展趋势。 展开更多
关键词 液态合金 晶体形核 定向凝固 快速凝固 超常凝固 组织演变
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B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响
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作者 吴保平 吴剑涛 李俊涛 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期52-60,共9页
研究了B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响规律,并结合热力学计算软件Thermo-Calc和镍基合金数据库,计算分析了B元素对合金在非平衡凝固过程中的Cr、Co和Mo元素偏析行为的影响。结果表明,B元素的加入能够显著降低合... 研究了B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响规律,并结合热力学计算软件Thermo-Calc和镍基合金数据库,计算分析了B元素对合金在非平衡凝固过程中的Cr、Co和Mo元素偏析行为的影响。结果表明,B元素的加入能够显著降低合金的固/液相温度,加宽凝固范围,增加共晶含量及Co、Cr和Mo元素在枝晶间的偏聚程度,进而加剧TCP相的析出;当B元素含量≤0.012%时,合金在850℃长期时效具有较好的组织稳定性能;当B元素含量增加到0.033%时,合金时效100 h,针状σ相开始析出,合金组织稳定性变差。 展开更多
关键词 硼元素 定向凝固 凝固特性 TCP相
多晶硅定向凝固过程中温度对凝固速率的影响 预览
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作者 杨金祥 石爽 +7 位作者 姜大川 李旭 李鹏廷 谭毅 姚玉杰 池明 张润德 张建帅 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期28-32,共5页
多晶硅定向凝固过程中,凝固速率是影响产品品质的重要参数,但却难以直接测量。本研究基于定向凝固过程中的热平衡关系,建立了凝固速率计算模型,研究了温度对凝固速率的影响。结果表明,凝固过程中液固相内温度梯度比值存在规律性的变化趋... 多晶硅定向凝固过程中,凝固速率是影响产品品质的重要参数,但却难以直接测量。本研究基于定向凝固过程中的热平衡关系,建立了凝固速率计算模型,研究了温度对凝固速率的影响。结果表明,凝固过程中液固相内温度梯度比值存在规律性的变化趋势,通过该模型获得的凝固速率理论值与实验测量结果吻合度较好,可以为多晶硅定向凝固过程中凝固速率的评估和调控提供支撑。 展开更多
关键词 多晶硅 定向凝固 温度梯度 凝固速率
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二元多相合金定向凝固带状组织研究进展
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作者 李钊 彭亚楠 +2 位作者 许海 蔡薇 李焕 《热加工工艺》 北大核心 2019年第13期14-18,共5页
定向凝固形成的带状组织与凝固界面前沿的溶质分布有关,主要受凝固速率、溶质浓度和有效溶质系数等因素的影响。文本主要介绍了定向凝固中几种不同类型的带状组织,解释了其形成的机理;对国内外定向凝固带状组织的研究进展进行归纳总结,... 定向凝固形成的带状组织与凝固界面前沿的溶质分布有关,主要受凝固速率、溶质浓度和有效溶质系数等因素的影响。文本主要介绍了定向凝固中几种不同类型的带状组织,解释了其形成的机理;对国内外定向凝固带状组织的研究进展进行归纳总结,指出了目前该研究领域存在的问题,并阐述了未来的研究方向。 展开更多
关键词 二元多相合金 定向凝固 带状组织 溶质分布 凝固速率
不同定向凝固速率下Cu-2.5%Cr合金中带状组织的形成机理 预览
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作者 朱靖 李勇 +2 位作者 王莹 李焕 赵亚茹 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期309-313,共5页
利用OM、SEM和EDS研究了定向凝固速度对Cu-2.5%Cr合金中带状组织形貌和成分偏析的影响,并对不同形态的带状组织的形成机制进行了分析。结果表明:在5~50μm/s的定向凝固速率下,Cu-2.5%Cr合金会产生平界面与共晶、胞状组织与共晶、柱状树... 利用OM、SEM和EDS研究了定向凝固速度对Cu-2.5%Cr合金中带状组织形貌和成分偏析的影响,并对不同形态的带状组织的形成机制进行了分析。结果表明:在5~50μm/s的定向凝固速率下,Cu-2.5%Cr合金会产生平界面与共晶、胞状组织与共晶、柱状树枝晶与共晶三种不同形态的带状组织。这是由于凝固速率达到了平/胞转换临界速率以及胞/枝转换临界速率。带状组织的形成伴随着大量的溶质扩散与偏析,随着定向凝固速率的增大,带状组织中成分偏析增大,且带状组织愈加清晰。 展开更多
关键词 定向凝固 Cu-2.5%Cr合金 带状组织 凝固速率 成分偏析
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高温合金单晶铸件中条纹晶缺陷的试验研究 预览 被引量:1
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作者 马德新 王富 +1 位作者 孙洪元 徐维台 《铸造》 CAS 北大核心 2019年第6期558-566,共9页
对几种高温合金铸件中的条纹晶缺陷进行了考察和分析。发现条纹晶多出现于竖直的叶身部位,叶背多于叶盆,上部多于下部,而叶根(榫头)部位极少出现。在竖直的叶身部位的条纹晶多是纵向生长,但也有的是斜向发展。而处于水平状态的叶冠或缘... 对几种高温合金铸件中的条纹晶缺陷进行了考察和分析。发现条纹晶多出现于竖直的叶身部位,叶背多于叶盆,上部多于下部,而叶根(榫头)部位极少出现。在竖直的叶身部位的条纹晶多是纵向生长,但也有的是斜向发展。而处于水平状态的叶冠或缘板上会出现横向的条纹晶缺陷。所有条纹晶都是在基体枝晶组织的基础上形成,其基本走向由基体枝晶决定,不论这些枝晶是纵向、斜向还是横向。条纹晶不仅是是细长的线形缺陷,也可能发展为大尺度的三维缺陷,严重影响单晶铸件的质量。从铸件的微观组织来看,条纹晶实际上起源于单晶基体上断裂出来的一段枝晶。 展开更多
关键词 高温合金 单晶 定向凝固 条纹晶 晶体缺陷
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Mo0.2FeCoCrNi高熵合金定向凝固枝晶分裂与取向偏转 预览
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作者 黄顺友 上官晓峰 +2 位作者 陈建 张仰庆 刘元元 《西安工业大学学报》 CAS 2019年第1期65-71,共7页
为了研究Mo0.2FeCoCrNi高熵合金定向凝固组织的形成规律,文中通过对比分析试样上端最终过渡区与稳态生长区成分分布,准确界定Mo0.2FeCoCrNi高熵合金中的溶质与溶剂,并计算出平衡溶质分配系数与偏析度,采用液相淬火方法分析不同抽拉速度... 为了研究Mo0.2FeCoCrNi高熵合金定向凝固组织的形成规律,文中通过对比分析试样上端最终过渡区与稳态生长区成分分布,准确界定Mo0.2FeCoCrNi高熵合金中的溶质与溶剂,并计算出平衡溶质分配系数与偏析度,采用液相淬火方法分析不同抽拉速度下Mo0.2FeCoCrNi高熵合金固液界面形貌。对比分析铸态组织与不同抽拉速度高熵合金定向凝固组织,研究树枝晶尖端分裂与晶体生长的取向关系。研究结果表明:在2~200μm·s^-1的抽拉速度范围内均存在树枝晶尖端分裂情况,随着抽拉速度的增大枝晶主干变短,枝晶分枝变长,枝晶两分枝的夹角变大。树枝晶尖端两分枝的竞争生长,导致枝晶主干发生偏转,逐渐与热流方向平行。 展开更多
关键词 高熵合金 定向凝固 枝晶尖端分裂 取向偏转
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高温合金单晶铸件中杂晶缺陷的试验研究 预览 被引量:1
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作者 马德新 王富 +1 位作者 孙洪元 徐维台 《铸造》 CAS 北大核心 2019年第6期567-573,共7页
分析了高温合金单晶叶片铸件中杂晶缺陷的特征和形成机理。指出杂晶主要产生在铸件横截面大幅度扩张的部位,如缘板和叶冠处,原因是边角处冷却过快,熔体过冷超过了合金的临界形核过冷度。通过试验验证了叶片形状、凝固工艺和合金过冷能... 分析了高温合金单晶叶片铸件中杂晶缺陷的特征和形成机理。指出杂晶主要产生在铸件横截面大幅度扩张的部位,如缘板和叶冠处,原因是边角处冷却过快,熔体过冷超过了合金的临界形核过冷度。通过试验验证了叶片形状、凝固工艺和合金过冷能力等因素的影响,并提出了这种几何性杂晶形成的条件判据。在生产试验中还发现杂晶也会由其他原因引起,如在型壳内壁的裂纹处和型壳与芯头的间隙中,浇注时渗入的金属液在凝固时形成杂乱晶向的金属披缝,有可能长入铸件形成杂晶。另外,铸件在定向凝固中若产生雀斑缺陷,则雀斑链中的细小等轴晶粒可能会继续生长,扩展为粗大的杂晶组织。条纹晶也可发展成为三维的大尺度杂晶缺陷,但与基体的晶向偏离不会太大。 展开更多
关键词 高温合金 杂晶缺陷 定向凝固 单晶叶片 精密铸造
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区熔式定向凝固技术对7075铝合金微观组织和硬度的影响研究
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作者 王孝国 李秋书 +2 位作者 郭璐 宁小丹 孟嘉楠 《热加工工艺》 北大核心 2019年第13期26-29,33共5页
采用Bridgman定向凝固系统对7075铝合金进行区熔式定向凝固试验,研究了感应加热温度(887~998℃)、拉伸速率(20~50μm/s)对凝固组织及硬度的影响。结果表明,7075铝合金定向凝固后,组织由原始枝晶形貌转变为等轴或近等轴柱状晶;当感应加... 采用Bridgman定向凝固系统对7075铝合金进行区熔式定向凝固试验,研究了感应加热温度(887~998℃)、拉伸速率(20~50μm/s)对凝固组织及硬度的影响。结果表明,7075铝合金定向凝固后,组织由原始枝晶形貌转变为等轴或近等轴柱状晶;当感应加热温度998℃且拉伸速率40μm/s时,得到的柱状晶形貌稳定,尺寸均匀,硬度最高。在参数范围内拟合的感应加热温度与试样硬度的线性关系式为HB=0.055T+15.5(T为温度)。 展开更多
关键词 7075铝合金 定向凝固 显微组织 硬度
铝合金铸件定向凝固过程的数值模拟
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作者 衣晓杰 何涛 +2 位作者 霍元明 赖磊捷 徐亚军 《中国冶金》 CAS 北大核心 2019年第2期23-28,33共7页
为了研究铝合金定向凝固组织的变化规律,采用有限元软件ProCAST对Al-Si-Cu合金定向凝固过程进行模拟,分析了不同浇注温度和抽拉速率对铸件定向凝固过程中的温度梯度、固液界面前沿、糊状区宽度、枝晶生长速率和二次枝晶臂间距的影响。... 为了研究铝合金定向凝固组织的变化规律,采用有限元软件ProCAST对Al-Si-Cu合金定向凝固过程进行模拟,分析了不同浇注温度和抽拉速率对铸件定向凝固过程中的温度梯度、固液界面前沿、糊状区宽度、枝晶生长速率和二次枝晶臂间距的影响。结果表明,当浇注温度越高时,温度梯度越大,而固液界面前沿下凹越小,糊状区宽度也越窄,从而越有利于顺序凝固的发生;随着抽拉速率的增大,枝晶生长速率先增大后减小,当抽拉速率为200μm/s时,最大生长速度达到0.093mm/s,铸件凝固组织最佳;当抽拉速率大于300或小于200μm/s时,都会导致枝晶生长速率缓慢,枝晶生长不平稳,二次枝晶臂粗大。对模拟得到较优的工艺参数进行试验验证,可以制备出具有较好力学性能的铸件。 展开更多
关键词 定向凝固 PROCAST 数值模拟 浇注温度 抽拉速率
定向凝固镍基合金DZ444声学特性的各向异性 预览
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作者 罗忠兵 张嘉宁 +1 位作者 金士杰 林莉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期120-126,共7页
选取定向凝固镍基高温合金DZ444不同方向片状试样,利用电子背散射衍射等技术表征晶体取向和微观组织,利用脉冲回波技术分析纵波声速和声衰减系数。结果表明:两声学特性呈各向异性,随着试样平面法向与凝固方向之间夹角φ由0°到45... 选取定向凝固镍基高温合金DZ444不同方向片状试样,利用电子背散射衍射等技术表征晶体取向和微观组织,利用脉冲回波技术分析纵波声速和声衰减系数。结果表明:两声学特性呈各向异性,随着试样平面法向与凝固方向之间夹角φ由0°到45°再到90°,纵波声速由5533m/s增大到6595m/s后又降至5634m/s,而声衰减系数逐渐增大,变化约0.19dB/mm;对信号频谱分析发现,表面回波与一次底波的主频差值、主频幅值差值及表观积分反射系数均逐渐增大,这主要是由微观组织和晶体取向差异造成的。 展开更多
关键词 定向凝固 镍基高温合金 声学特性 各向异性 频谱分析
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布里奇曼定向凝固Ni-12%Si过共晶的弹性模量与断裂韧性 预览
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作者 卢百平 崔春娟 +2 位作者 田露露 问亚岗 王佩 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1383-1388,共6页
本研究采用第一性原理计算了Ni3Si金属间化合物的弹性模量,并用Ipp6.0图像分析软件对不同凝固速率的Ni-12%Si(质量分数)过共晶定向凝固组织中α-Ni相的体积分数进行了定量分析。根据复合材料的混合法则预测了不同凝固速率的Ni-12%Si过... 本研究采用第一性原理计算了Ni3Si金属间化合物的弹性模量,并用Ipp6.0图像分析软件对不同凝固速率的Ni-12%Si(质量分数)过共晶定向凝固组织中α-Ni相的体积分数进行了定量分析。根据复合材料的混合法则预测了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的塑性。此外,采用三点弯曲法研究了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的断裂韧性,并分析了断口形貌以及断裂机理。 展开更多
关键词 定向凝固 第一性原理 过共晶 断裂韧性 三点弯曲
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Marangoni效应下下拉速率对多晶硅真空定向凝固晶体质量的影响研究
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作者 谢广杰 赵世民 +3 位作者 吕国强 杨玺 张玉峰 何云飞 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期98-103,共6页
通过建立多晶硅真空定向凝固过程中的传热-流动-应力多物理场耦合模型,研究了在熔体表面张力引起的Marangoni效应的作用下,不同下拉速率(5、10、15μm/s)对多晶硅硅锭质量的影响。模拟结果表明:Marangoni效应的存在,使得熔体的流速增大... 通过建立多晶硅真空定向凝固过程中的传热-流动-应力多物理场耦合模型,研究了在熔体表面张力引起的Marangoni效应的作用下,不同下拉速率(5、10、15μm/s)对多晶硅硅锭质量的影响。模拟结果表明:Marangoni效应的存在,使得熔体的流速增大,引起硅料的传热发生较大转变;随着下拉速率的增大,硅料的轴向温度梯度与晶体间的热应力也随之增大;下拉速度为10μm/s时,固液界面形状最为理想。中试的实验结果也证实了10μm/s时的硅锭晶体形貌最好,有着较大尺寸的柱状晶粒,侧面地验证了模拟结果的准确性。 展开更多
关键词 多晶硅 定向凝固 数值模拟 MARANGONI效应
镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究 预览
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作者 许庆彦 杨聪 柳百成 《航空制造技术》 2019年第19期14-20,共7页
镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大... 镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大尺度范围下的凝固组织相场模拟。对定向凝固单晶枝晶生长进行了模拟研究,结果表明从基底形成枝晶臂经历了从瞬态生长到稳态生长的过程,且整个过程受到传热与溶质扩散的控制。对定向凝固双晶竞争生长(θ=±15°)进行了模拟研究,其中发散型枝晶生长中择优取向枝晶能竞争掉非择优取向的枝晶使得晶界发生移动,而汇聚型枝晶生长中晶界保持不变。最后研究了自然对流对枝晶生长的影响,并将模拟得到元素偏析结果与试验结果进行了对比,发现吻合较好。 展开更多
关键词 定向凝固 枝晶生长 高温合金 相场模拟
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重型燃机导向叶片定向凝固过程数值模拟 预览
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作者 陶飞 巩秀芳 +1 位作者 郭雄 马德新 《东方汽轮机》 2019年第3期42-46,共5页
文章采用ProCAST数值模拟软件对某重型燃机高温合金导向叶片定向凝固过程的温度场和晶粒组织形成过程进行数值模拟,研究不同的抽拉速率对叶身糊状区和柱晶组织的影响,确定最佳抽拉速率,并根据模拟结果开展了导叶片铸造工艺的研究.结果表... 文章采用ProCAST数值模拟软件对某重型燃机高温合金导向叶片定向凝固过程的温度场和晶粒组织形成过程进行数值模拟,研究不同的抽拉速率对叶身糊状区和柱晶组织的影响,确定最佳抽拉速率,并根据模拟结果开展了导叶片铸造工艺的研究.结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合.采用将外橼板四边分别与四个引晶块相连,并将叶身下端面延长的方法可获得致密和均匀柱状晶组织的重型燃机导向叶片.在定向凝固过程中,抽拉速率的大小显著影响温度场的分布和晶粒的生长.通过模拟凝固界面的形态变化,可以确定最佳抽拉速率. 展开更多
关键词 导向叶片 定向凝固 数值模拟 抽拉速率
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单晶叶片定向凝固过程的数值模拟研究 预览
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作者 王海洋 张琼元 +3 位作者 李林蓄 马德新 杨照宏 曾洪 《东方汽轮机》 2019年第3期47-49,68共4页
高温合金涡轮叶片的缘板部分存在横截面的突然扩展,造成定向凝固过程中极易产生杂晶缺陷.本文以自主研发的M4706DS合金作为研究材料,采用Bridgman定向凝固技术制备某单晶叶片,并通过Procast数值模拟软件分析定向凝固过程中叶片缘板处温... 高温合金涡轮叶片的缘板部分存在横截面的突然扩展,造成定向凝固过程中极易产生杂晶缺陷.本文以自主研发的M4706DS合金作为研究材料,采用Bridgman定向凝固技术制备某单晶叶片,并通过Procast数值模拟软件分析定向凝固过程中叶片缘板处温度场的分布及过冷区域的形成,预测叶片缘板产生杂晶的可能性,模拟结果显示通过降低缘板部分的抽拉速率,可以有效地降低缘板处过冷度,从而减少杂晶形成,这与定向凝固实验结果吻合良好. 展开更多
关键词 数值模拟 单晶叶片 杂晶 定向凝固
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高温合金单晶铸造中凝固条件的时空变化及对杂晶缺陷的影响 预览
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作者 马德新 张琼元 +1 位作者 王海洋 李林蓄 《铸造》 CAS 北大核心 2019年第2期103-110,共8页
在真空定向凝固炉中进行了两种高温合金的单晶凝固试验,通过金相检查检验了杂晶缺陷形成的特点,发现杂晶的产生倾向与合金种类及在铸件中的相对位置有关。试验中还测量了铸件下部和上部多个特征点的冷却曲线,分析了铸件中的凝固条件随... 在真空定向凝固炉中进行了两种高温合金的单晶凝固试验,通过金相检查检验了杂晶缺陷形成的特点,发现杂晶的产生倾向与合金种类及在铸件中的相对位置有关。试验中还测量了铸件下部和上部多个特征点的冷却曲线,分析了铸件中的凝固条件随时间和空间发生的变化。发现铸件下部在激冷效应消失后,凝固速度VS远低于抽拉速度VW,凝固界面处于炉底隔热区内;而在凝固后期的铸件上部则完全相反,VS远高于VW,凝固界面上升进入加热区。总体来说,铸件的上部比下部更易产生杂晶。型壳串中每个铸件由于内外两侧传热条件不同造成组织缺陷的不对称:在铸件下部,外侧比内侧更易产生杂晶,而在上部则相反,这是因为在工艺过程中凝固条件不对称的方向发生了转化。 展开更多
关键词 高温合金 定向凝固 单晶 杂晶缺陷
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温度梯度区域熔化作用下熔池迁移的元胞自动机模拟 预览
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作者 方辉 薛桦 +3 位作者 汤倩玉 张庆宇 潘诗琰 朱鸣芳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期279-288,共10页
本文采用耦合凝固和熔化效应的二维元胞自动机(cellular automaton, CA)模型,对温度梯度区域熔化(temperature gradient zone melting, TGZM)效应引起的熔池在固液两相区中的迁移现象进行模拟研究.模拟分析了抽拉速度、熔池初始位置、... 本文采用耦合凝固和熔化效应的二维元胞自动机(cellular automaton, CA)模型,对温度梯度区域熔化(temperature gradient zone melting, TGZM)效应引起的熔池在固液两相区中的迁移现象进行模拟研究.模拟分析了抽拉速度、熔池初始位置、温度梯度和合金成分等因素对TGZM动力学的影响,并将模拟结果与解析模型的预测结果进行比较验证.通过模拟发现,在温度梯度作用下,熔池总是向着高温方向迁移;当抽拉速度低于或高于临界抽拉速度时,熔池朝向移动的液相线或固相线迁移;对于给定的抽拉速度,位于糊状区内临界位置以上的熔池会迁移进入液相,而位于临界位置以下的熔池会逐步靠近固相线.此外,温度梯度越高,合金成分越低,熔池的迁移速度越快. 展开更多
关键词 定向凝固 温度梯度区域熔化 熔池迁移 元胞自动机
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制备高氮钢存在问题及解决措施 预览
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作者 王永霞 顾兴 +3 位作者 李大胜 魏飞虎 杭博 卞小龙 《上饶师范学院学报》 2019年第3期66-69,共4页
采用常压下添加氮化合金的方法熔炼制备高氮钢,采用浇注前将模型高温烘烤和浇注后埋入湿砂的方法、喷水凝固冷却的方法,实现了铸件的定向凝固,减轻了型壁的激冷作用,增强了冒口的补缩作用,使得液态合金中析出的氮气能够及时逸出,铸件的... 采用常压下添加氮化合金的方法熔炼制备高氮钢,采用浇注前将模型高温烘烤和浇注后埋入湿砂的方法、喷水凝固冷却的方法,实现了铸件的定向凝固,减轻了型壁的激冷作用,增强了冒口的补缩作用,使得液态合金中析出的氮气能够及时逸出,铸件的气孔和缩孔减少,制备出了含氮量(质量分数)为0.51%的合格高氮钢。 展开更多
关键词 高氮钢 氮化合金 缩孔 气孔 热节 定向凝固 激冷作用
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浓度相关的扩散系数对定向凝固枝晶生长的影响 预览
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作者 楚硕 郭春文 +2 位作者 王志军 李俊杰 王锦程 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期290-297,共8页
采用定量相场模型模拟了定向凝固过程中浓度相关的扩散系数对枝晶生长的影响.模型中,通过在液相溶质扩散方程中耦合浓度相关的扩散系数实现了浓度依赖的扩散过程.一系列模拟结果证实了浓度相关的扩散过程对枝晶定向生长具有显著的影响.... 采用定量相场模型模拟了定向凝固过程中浓度相关的扩散系数对枝晶生长的影响.模型中,通过在液相溶质扩散方程中耦合浓度相关的扩散系数实现了浓度依赖的扩散过程.一系列模拟结果证实了浓度相关的扩散过程对枝晶定向生长具有显著的影响.结果表明:溶质扩散系数对溶质浓度耦合强度的增加会增强枝晶间的溶质扩散对尖端排出的溶质原子横向扩散的抑制作用,造成枝晶尖端固-液界面处的溶质富集程度增加,从而增加尖端过冷度;液相中扩散系数的改变对枝晶的尖端半径影响较小,模拟结果与理论模型计算结果较好吻合;液相中溶质扩散系数对溶质浓度依赖性的增加会使侧向分枝的振幅逐渐减小;在对枝晶列的研究中发现,与溶质浓度相关的扩散系数会增加枝晶列的一次间距,降低稳态枝晶的尖端位置.因此,在浓质分配系数严重偏离1的体系中,对现有模型的定量实验检验应考虑浓度相关的扩散对尖端过冷度的影响. 展开更多
关键词 相场法 定向凝固 枝晶生长 扩散系数
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