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
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
王亮
,
范学燚
,
骆良顺
,
许纪刚
,
陈瑞润
,
伊洪勇
,
周国柱
,
王宁
,
张建兵
稀有金属材料与工程
研究了凝固过程中局部加载行波磁场对ZL205A合金薄壁件缩孔、缩松和力学性能的影响.利用扫描电子显微镜对制备试样的显微组织进行分析,采用电子万能材料试验机对铸件力学性能进行测试.结果表明:与相同条件下获得的未施加行波磁场的铸件进行对比,施加行波磁场的铸件缩孔、缩松缺陷得到大幅改善;经过T6热处理后,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别由436.61 MPa、390.22 MPa、3.29％提高到470.24 MPa、416.97 MPa、4.15％,抗拉强度和屈服强度分别提高了33.63 MPa、26.75 MPa,延伸率提高了26.14％.
关键词:
行波磁场
,
ZL205A合金
,
薄壁铸件
,
缩孔和缩松
黄锋
,
陈瑞润
,
郭景杰
,
丁宏升
,
杨劼人
,
苏彦庆
,
傅恒志
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.07.019
综述了冷坩埚技术的原理、特点与技术要求,重点介绍了电磁冷坩埚技术的工艺性能与影响因素,总结了各因素对冷坩埚性能的影响规律,最后概述了冷坩埚技术在多晶硅提纯与成型制备中的优势和应用,并展望了其未来的发展.
关键词:
冷坩埚
,
电磁感应
,
多晶硅
,
提纯
丁宏升
,
张永
,
姜三勇
,
陈瑞润
,
郭景杰
,
徐达鸣
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
综述了国内外在脉冲电流液态金属处理方面的应用,对比总结了脉冲电流作用对不同合金的熔体处理及其凝固过程的影响,评述了脉冲电流的作用机理.针对当前研究中的问题及发展趋势,指出脉冲电流作为一种重要的外场辅助手段,在航空航天等轻型耐热材料的凝固制备和铸造上具有广阔的应用前景.
关键词:
脉冲电流
,
合金熔体
,
凝固组织
,
Al-Si合金
刘国怀
,
张元
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
对Ti-50Al-6Nb (at％)合金进行不同生长速度下的定向凝固实验,研究了生长速度对微观组织演变、相变路径、微观偏析和硬度值的影响.结果表明,在较低的生长速度下(≤10 μm/s),凝固过程为完全β相凝固,固液界面随生长速度的增加发生平胞枝转变,最终得到α2/y层片组织(在10 μm/s时为α2/γ+B2相的组织),其中层片结构与生长方向呈45°或0°夹角.在较高速度(≥15 μm/s)时,初生相为α相,固液界面为规则枝晶生长.最终组织为α2/γ层片组织,并与生长方向呈90°夹角.该成分合金的硬度值随着生长速度的增加而增加.与其它合金相比,该成分合金的硬度值较小.
关键词:
TiAl合金
,
定向凝固
,
微观组织
,
相变路径
,
硬度
张元
,
刘国怀
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00398
采用Birdgman定向凝固系统,在恒定的温度梯度和宽的生长速度范围(v=10-120 μm/s),对Ti-46Al-2Cr-2Nb合金进行了定向凝固实验,并对合金的领先相类型、一次枝晶间距(λ1)、二次枝晶间距(λ2)和片层间距(λe)进行分析.结果表明,随着生长速度的增加,试样的领先相由β相转变为α相；通过计算领先相界面温度,发现基于最高界面温度判据的相选择模型能对Ti-46Al-2Cr-2Nb合金领先相随生长速度v的转变趋势进行预测；λ1随v的变化规律受领先相转变影响不大,满足λ1 =700.6v-0.24关系；但λ2随v的变化规律受领先相转变影响较大,当领先相为β和α时,分别满足λ2=44.0v-0.10和λ2=57.3v-0.23关系；λe与v之间满足λe=16.4v-0.76关系,不受领先相转变的影响.与TiAl二元合金相比,提高生长速度更有利于Ti-46Al-2Cr-2Nb合金片层细化.
关键词:
TiAl合金
,
定向凝固
,
领先相
,
微观组织
陈瑞润
,
王纪超
,
马腾飞
,
郭景杰
,
丁宏升
,
苏彦庆
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00550
利用无污染的电磁冷坩埚进行定向凝固,对大尺寸Ti44Al6Nb(原子分数,％)定向合金锭进行研究,研究了抽拉速率和加热功率对合金表面质量、固/液界面形态、枝晶形态以及相选择的影响.结果表明,随抽拉速率降低和功率增大,铸锭表面质量提高,它们通过改变熔体过热度和糊状区体积而影响铸锭的表面质量；随抽拉速率增加,凝固界面变凹,且晶粒宽度变大,抽拉速率超过临界值后,柱状晶不能连续生长；随功率增加,晶粒宽度减小；在抽拉速率较低或功率较高时,易发生CET转变；抽拉速率为0.5 mm/min时的初始凝固相为α相,其它抽拉速率下初始凝固相为β相.
关键词:
Ti44Al6Nb合金
,
冷坩埚
,
定向凝固
,
微观组织
刘国怀
,
张元
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00444
以Ti-52％Al合金为研究对象,在Bridgman定向凝固炉中进行不同时间的热稳定处理实验及相关的定向凝固实验,研究了定向凝固前糊状区的形成及其微观组织演化、界面形态和溶质分布,并考察了热稳定处理对定向凝固组织的影响.结果表明,试样熔化后形成了由α相晶粒、晶粒间富Al液滴和液相通道组成的糊状区,糊状区前沿为完全液相区.随着热稳定处理时间的增加,糊状区内α晶粒逐渐融合且沿温度梯度方向定向排布,富Al液滴和液相通道逐渐消失,固/液界面变得光滑平整.热稳定处理时间足够长时,糊状区内为单一的α相,溶质A1的成分在生长方向近似沿着α固相线变化.根据溶质守恒计算得出完全液相区内溶质Al含量为52.21％,高于试样原始成分,与实验测量结果相一致.进一步研究热稳定处理对后续定向凝固组织的影响,发现合理的热稳定处理时间(≥30 min)确保了定向凝固启动界面处存在稳定的温度场和浓度场,柱状晶沿生长方向能够平行并列生长,试样具有良好的定向效果.
关键词:
TiA1合金
,
热稳定处理
,
定向凝固
,
微观组织
