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铸锭凝固过程中的对流及液相区成分变化的模拟实验研究

介万奇 , 周尧和

金属学报

采用凝固过程和对流条件与碳钢相似的NH_4Cl水溶液模拟实验,研究了铸锭凝固过程中的对流及液相区的成分变化。染色液示踪的结果表明,dρ_L/dT_L>0的溶液凝固过程中,侧向凝固的两相区中液相向上流动,并自上部流入液相区后,浮在液相区的上部形成一个弱对流区(第Ⅲ对流区)。随着来自两相区液相的不断补充,该区向下扩展。成分分析发现,第Ⅲ对流区内NH_4Cl浓度低于原液相区。向溶液中加入Na_2SO_4或NaI·2H_2O可以平衡两相区内液相密度的变化,抑制两相区的流动和第Ⅲ对流区的形成,从而消除液相区上部的低NH_4Cl区。

关键词: 液相区 , mushy zone , convection , constitution variation

Al-4.5wt-%Cu合金沟槽偏析的数值模拟

喻秋平 , 周尧和

金属学报

在多孔介质的连续介质模型基础上建立了宏观偏析模拟计算的诸方程,采用尝试法计算解决了各个方程中由于未知变量相互制约而引起的非线性问题,结果表明,Al-Cu合金铸锭在低速冷却条件下,存在由自然对流引起的径向回流分量;最终成分分布的计算值与实验值吻合较好,确认了偏析模拟计算的价值。

关键词: 沟槽偏析 , numerical simulation , back-flow , mushy zone

AZ6x镁合金的泥区特性表征

马跃群 , 梁松茂 , 陈荣石 , 韩恩厚

金属学报

本文采用冷却曲线热分析法和连续扭矩测试技术对AZ6x(x=0~6)合金系列的泥区特性进行了表征及分析。结果表明:随着锌含量的增加,AZ6x合金初晶形核第一特征温度Tn1、初晶形核第二特征温度Tn2以及枝晶闭合温度Tch均逐步降低,(Tn1-Tn2)温差逐渐增加,(Tn2-Tch)温差变化不大;AZ6x合金的枝晶闭合固相分数fs-ch约为0.27~0.35,AM60和AZ66合金的fs-ch稍高,锌含量2~5wt%合金的fs-ch稍低,AZ62合金的fs-ch最低;随着锌含量的增加,AZ6x合金的枝晶硬化温度Tpk逐渐降低,Tpk处的固相分数逐渐降低,Tpk处的泥区强度值先升后降,锌含量2~5wt%合金的泥区强度增长速度相对缓慢;冷却曲线热分析法和连续扭矩测试技术的结果具有可比性。

关键词: Mg-Al-Zn镁合金 , mushy zone , shearing strength

金属/氢共晶定向凝固制备GASAR多孔Cu-Cr合金

宋群玲 , 金青林 , 李再久 , 杨天武 , 周荣

中国有色金属学报

在0.6 MPa的纯氢气氛中,采用金属/氢共晶定向凝固技术,制备得到不同Cr含量的GASAR多孔Cu-xCr合金试样(x=0,0.3%,0.5%,0.8%,1.0%,1.3%(质量分数,%)),并研究了Cr含量对多孔Cu-xCr合金气孔率和气孔平均直径的影响规律。结果表明:随Cr含量的逐渐增大,氢在合金熔体中的溶解度相应增加,导致多孔 Cu-xCr合金试样的气孔率缓慢增高;此外,随 Cr 含量的增加,受糊状区宽度变化的影响,气孔的平均直径呈先增大后减小的趋势。

关键词: Cu-Cr合金 , 多孔金属 , 金属/氢共晶定向凝固 , 气孔率 , 糊状区

糊状区保温对Cr9Mn14Ni0.5合金氮含量的影响

阳康 , 蒋业华 , 金青林

钢铁研究学报 doi:10.13228/j.b0yuan.issn1001-0963.20150009

结合Cr9Mn14Ni0.5合金凝固模式的特点,研究了在糊状区保温对其氮含量的影响.结果表明,糊状区保温可以有效地提高合金的氮含量.在0.6 MPa的氮气氛下进行糊状区保温20 min,氮的质量分数可达0.43%.尽管糊状区保温会导致奥氏体晶粒的粗化,但是由于氮含量的增加,压缩性能会得到提高.糊状区保温可以在避开凝固过程中铁素体区的同时,促进液相中的氮向奥氏体扩散,这是糊状区保温能够提高氮含量的原因.

关键词: 奥氏体不锈钢 , 糊状区 , 氮含量 , 凝固模式

Gasar连铸工艺制备藕状多孔Cu-Zn合金

李再久 , 金青林 , 杨天武 , 蒋业华 , 周荣

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00723

利用自行研制的Gasar连铸装置,成功拉制出不同Zn含量的藕状多孔Cu-Zn合金试样,并研究了Zn含量和下拉速率对气孔结构的影响.结果表明:在多孔Cu-2Zn合金中,随下拉速率的增加,孔隙率略有增大,而平均孔径逐渐减小.随Zn含量的增加,受糊状区增大的影响,气孔结构的规则性和均匀性变差,气孔直径变大,而气孔率呈现先减小后增大的趋势.

关键词: Cu-Zn合金 , Gasar连铸工艺 , 藕状结构 , 糊状区

铝合金凝固过程枝晶破碎现象的定量化研究

毕成 , 郭志鹏 , LIOTTI E , 熊守关 , GRANT P S

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00501

利用x射线同步辐射影像技术对Al-15%Cu(质量分数)合金凝固过程的枝晶生长和破碎现象进行了实时观察.通过加入脉冲电磁场和改变枝晶生长方向获得了大量不同实验条件下的动态影像.利用Matlab软件对实验结果进行定量化分析,开发了统计测量程序,统计了枝晶破碎数量随不同实验条件的变化,测量了枝晶破碎数量沿糊状区深度、糊状区固相率的分布关系.结果表明,加入电磁场、逆重力方向生长和生长速度快的枝晶会产生更多的枝晶破碎;枝晶破碎数量沿着糊状区深度、糊状区固相率呈一定的Gauss分布,且在固相率为0.45左右达到峰值.最后分析了速度场造成的缩颈断裂、重力场造成的溶质富积以及电磁场造成的晶间对流对上述定量化结果的影响程度.

关键词: 铝合金 , X射线同步辐射 , 凝固 , 枝晶破碎 , 糊状区 , 电磁场

NUMERICAL SIMULATION OF CHANNEL SEGREGATION IN Al-4.5wt-%Cu ALLOY

YU Qiuping ZHOU Yaohe Northwestern Polytechnical University , Xi'an , China

金属学报(英文版)

Equations for numerical simulation of channel segregation based on a model of continuum ap- proach to porous medium were advanced.In order to solve the non-linear computation prob- lem caused by the interactions between unknown variables in the equations,the trial-and-er- ror method is used.The computation results showed that the radial back-flow due to natural convection in mushy zone indeed exists in A1-4.5wt-%Cu alloy ingot under the condition of low cooling rate,and that the numerical simulation of channel segregation is applicable due to the coincidence of calculated concentration with the experimental values.

关键词: channel segregation , null , null , null

MODELING STUDY OF CONVECTION AND CONSTITUTION VARIATION IN INGOT DURING SOLIDIFICATION

JIE Wanqi ZHOU Yaohe Northwestern Polytechnical University , Xi'an , China JIE Wanqi Department of Materials Science and Technology , Northwestern Polytechnical University , Xi'an , China

金属学报(英文版)

Convection and constitution variation of liquid metal during solidification has been studied us- ing NH_4Cl aqueous solution.The liquid in mushy zone attached to the side wall of the mold will flow upward and form a low concentration region,in which no significant convection oc- curs,on the top of liquid zone.This region develops downward gradually during solidification. Addition of adequate component may suppress the formation of this region.

关键词: liquid zone , null , null , null

A MATHEMATICAL HEAT TRANSFER MODEL IN STATIC AND CONTINUOUS CASTING

R.Ghasemzadeh

金属学报(英文版)

The application of a heat flow model to describe the thermal characteristics of freezing alloys with narrow mushy zones from a refrigerated mould wall was outlined. The extension of the model was to treat the continuous casting of metals with low thermal conductivity,such as steels, which will be outlined. The model was based on the mathematical expedient for replacing thermal resistance of the metal/mould interface by virtual adjuncts of metal/mould material. It provided a good description of the pool profile and the technique exhibits advantages in terms of both computation and versatility of application.

关键词: air gap , null , null

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