傅恒志
,
丁宏升
,
陈瑞润
,
毕维生
,
王艳丽
,
白云峰
,
徐达鸣
,
苏彦庆
,
郭景杰
稀有金属材料与工程
介绍了针对高活性Ti及TiAl合金电磁冷坩埚定向凝固技术的研究结果.通过系统地对近矩形冷坩埚电磁场、温度场及其耦合作用的实验及分析,初步建立了温度、电磁压力与半悬浮熔体间以及它们与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系.在此基础上制备出冶金质量较好具有定向凝固组织的Ti合金及TiAl金属间化合物的近矩形截面样件.
关键词:
冷坩埚
,
定向凝固
,
电磁场
,
TiAl合金
苏彦庆
,
刘畅
,
毕维生
,
丁宏升
,
李邦盛
,
关兴举
,
郭景杰
,
贾均
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
采用区域重熔定向凝固技术制备了Ti-5Al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/y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.
关键词:
Ti-45Al合金
,
定向凝固
,
胞晶
,
片层
陈瑞润
,
丁宏升
,
郭景杰
,
梁富振
,
张子钦
,
毕维生
,
刘林
,
傅恒志
材料科学与工艺
为有效利用冷坩埚,更优控制工艺参数,获得良好冶金质量的铸棒,计算了冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6A14V温度场,对冷坩埚熔凝条件下的边界条件、驼峰和运动单元作相应处理.计算结果表明:在52 kW,抽拉速度为1.2、3、4.8、6 mm/min时,随抽拉速度增加,送料棒熔化量减小,驼峰过热度变小,凝固界面位置下移,形状变凹;抽拉速度为1.2 mm/min时为平凝固界面.在抽拉速度为3 mm/min,功率为44、48、52 kW和56 kW时,随功率增大,送料棒熔化区域变大且过热度增加,驼峰体积增大且过热度增加,凝固界面位置下移,形状变凹;48 kW时为平凝固界面.工艺参数对凝固界面的影响计算结果与实验结果基本一致.
关键词:
冷坩埚
,
凝固界面
,
温度场
,
数值计算
陈瑞润
,
丁宏升
,
郭景杰
,
梁富振
,
张子钦
,
毕维生
,
刘林
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
为有效利用冷坩埚,更优控制工艺参数,获得冶金质量良好的铸棒,本文对冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V温度场进行计算.根据电磁场的感应加热形成上下料棒、电磁压力形成驼峰的情况确定边界条件;采用抛物线逼近确定驼峰形状;对运动单元所处位置的识别实现连铸过程.对功率52 kW、速度为3 mm/min的条件下进行计算.结果表明,料棒在45 s时开始熔化,在70 s时形成驼峰,然后熔体获得一定的过热度,形成凝壳,在115 s熔体达到最高温度;抽拉过程中上送料能完全熔化,温度场基本稳定,凝固界面的形状和位置基本不变,凝固界面的形状为中间平直、两端上翘,传热基本以轴向传热为主.相同条件下进行实验,实验结果与计算结果相符合,从而证明计算程序在计算冷坩埚连续熔铸与定向凝固温度场是有效的.
关键词:
冷坩埚
,
定向凝固
,
温度场
,
数值计算
王艳丽
,
丁宏升
,
毕维生
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
利用小线圈法在多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上,空载测试了矩形冷坩埚内部空间磁场的大小和分布,考察了开缝数目和开缝长度变化对磁场分布的影响.结果表明:增加坩埚开缝数目可以提高坩埚透磁性,增大磁场强度,减少由于开缝引起的磁场沿边周分布的不均匀性,从而提高铸件质量;缝长增大,磁场沿圆周方向分布的均匀性变差,最大磁场强度向缝长增大的方向偏移,同时感应加热形成的熔区增大.
关键词:
钛合金
,
定向凝固
,
冷坩埚
,
电磁约束成形
,
磁场
王艳丽
,
丁宏升
,
毕维生
,
郭景杰
,
傅恒志
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.02.001
冷坩埚感应熔炼技术提高了钛铝基合金的熔体质量.对合金熔体在该熔炼中自由液面变化的认识,增强了对熔炼过程的控制优化.对Ti48Al(原子分数)进行了冷坩埚感应熔炼实验研究,采用十字钢板烧痕法测试了自由液面形状,计算了熔体自由液面高度,获得了Ti48Al自由液面形状随功率、炉料质量或者密度的经验公式.结果表明:增加功率或减少炉料质量均使自由液面高度增大;Ti48Al比相同熔体体积纯Ti的自由液面高度增加.与纯Ti比较,TiAl基合金的密度小、电导率大,增加功率、减少炉料质量不利于TiAl基合金获得稳定的熔体自由液面.
关键词:
TiAl基合金
,
冷坩埚
,
感应熔炼
,
自由液面
陈瑞润
,
丁宏升
,
毕维生
,
郭景杰
,
贾均
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
电磁冷坩埚技术是1项尖端技术,被广泛用于活泼金属、难熔和特种材料的熔炼和成形.本文介绍了电磁冷坩埚技术的基本原理和优点;探讨了坩埚结构和电源参数对坩埚使用性能的影响,坩埚结构包括坩埚分瓣数、分瓣形状、坩埚质量和开缝宽度,电源参数包括电源频率、电压和电流,以及其它参数如被熔材料的物性、屏蔽罩和感应线圈位置对坩埚磁场的影响.并且综述了电磁冷坩埚技术在国内外的研究和应用领域以及存在的问题,并展望了该技术未来的发展.
关键词:
电磁
,
冷坩埚
,
悬浮熔炼
,
电磁成形
陈瑞润
,
丁宏升
,
毕维生
,
郭景杰
,
傅恒志
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.04.018
为消除冷坩埚连续成形钛合金铸棒表面缺陷,了解工艺参数对表面质量影响规律,并制备出无裂纹铸棒,通过正交试验和理论分析的方法,研究了不同工艺参数对表面质量的影响.研究表明:表面质量随功率和线圈匝数的增加而变坏,随抽拉速度和拉锭高度的增加先变好后变坏;各参数影响程度不同,线圈匝数影响最大,功率次之,抽拉速度再次,拉锭高度影响最小;铸造表面质量良好钛合金棒的工艺参数为:抽拉速度5 mm/min,功率50 kW,线圈3匝,拉锭高度30 mm.
关键词:
工艺参数
,
Ti6Al4V合金
,
冷坩埚
,
连续铸造
,
表面质量
王艳丽
,
丁宏升
,
毕维生
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形实验,考察了不同参数下的成形工艺过程,分析了工艺参数变化对所成形钛合金锭质量的影响程度.结果表明:增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量,但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量.在所研究的参数中,对铸锭表面质量影响的主次因素为,感应线圈的匝数最大,加热功率次之,抽拉速度再次,最后为底料相对线圈位置.在讨论这些参数的作用原理基础上,提出了可获得良好表面质量的工艺参数,铸造出表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金扁形锭.工艺参数对铸锭宏观组织的影响表现在随感应线圈匝数的增多和抽拉速度的减小,铸锭晶粒的数量减少,晶粒偏离轴向程度减小,后续实验表明在截面形状近似为矩形的冷坩埚下可以获得既有良好表面质量又具有定向组织的钛合金扁形铸锭.
关键词:
冷坩埚
,
电磁约束成形
,
钛合金
,
定向凝固
丁宏升
,
陈瑞润
,
毕维生
,
郭景杰
,
刘林
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
用电磁冷坩埚进行定向凝固可以将电磁冷坩埚和定向凝固技术的优点相结合,为难熔、活泼金属的定向凝固开辟新的方法,但工艺过程复杂,影响因素众多,为了解冷坩埚定向凝固过程和宏观组织演变规律,本实验通过正交实验得到了工艺参数对宏观组织的影响规律,研究发现抽拉速度是影响宏观组织最主要的因素,其他因素影响不显著,随抽拉速度降低,晶粒数量明显减少,当抽拉速度为1 mm/min时,能获得定向凝固组织.理论分析表明,工艺参数通过影响驼峰和凝固界面的位置和形状,以及吸收和导出的热量而影响宏观组织.
关键词:
钛合金
,
冷坩埚
,
定向凝固
,
宏观组织
