铸造高温合金返回料过滤净化技术

铸造高温合金采用真空熔炼,这对去除非金属杂质有利,但坩埚使用耐火材料易与金属液中活性元素发生反应,形成难以还原的氧化物类型的非金属杂质,使合金受污染。因此控制非金属杂质的生成和减少其在合金中的含量是人们极为关注的问题。     

镍基高温合金HRS定向凝固过程的计算机模拟及控制

本文通过计算机模拟镍基高温合金平板试样HRS定向凝固过程,建立了二维瞬态导热数学模型,并用此模型和以TP801B单板机为核心的控制系统,对镍基高温合金平板试样定向凝固过程中的固/液界面位置进行了实时控制,结果表明,受控试样的固/液界面位置能很快地趋于并稳定在隔热板附近。对界面位置的控制能有效地提高固/液界面前沿液体中的温度梯温及其稳定性,对合金的宏观和微观组织均有明显的改善。     

Ti2AlNb基合金的ISM熔炼研究

讨论了Ti2AlNb基合金的熔炼特点,概括介绍了真空水冷铜坩埚感应凝壳熔炼的设备结构原理和工艺技术,结合Ti2AlNb基合金的熔炼实践,研究了合金元素的加入形式、熔炼室真空度对合金铸锭的均匀性以及合金中Al挥发烧损的影响规律。结果表明:采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼Ti2AlNb基合金,合金铸锭成分均匀性很好,随着熔炼工艺的不同,Al挥发烧损在5％～10％（质量分数）之间。     

Ti2AINb基合金的ISM熔炼研究

讨论了Ti2AINb基合金的熔炼特点，概括介绍了真空水冷铜坩埚感应激壳熔炼的设备结构原理和工艺技术，结合Ti2AINb基合金的熔炼实践，研究了合金元素的加入形式、熔炼室真空度对合金铸锭的均匀性以及合金中Al挥发烧损的影响规律。结果表明：采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼Ti2AINb基合金，合金铸锭成发均匀性很好，随着熔炼工艺的不同，Al挥发烧损在5%～10%(质量分数）之间。     

金属基颗粒增强复合材料的喷射共沉积工艺

该工艺是先将雾化室抽真空 ,充入惰性气体 ,拔开塞杆使合金液沿坩埚底部小孔流下 ,通过雾化器时 ,合金液被雾化为细小液滴 ,在飞行过程中加入增强相颗粒 ,最后雾化流与增强颗粒一起喷射到基体上 ,便共同沉积成金属基复合材料。本工艺的前提条件是 :凝固前沿无液态金属积累、流动 ;几微米的液态金属薄膜覆盖凝固前沿 ;急冷凝固 ;不饱和方式供给液态金属。雾化沉积工艺参数依不同的雾化系统及雾化介质、基体合金成分和增强相颗粒性质而变化 ,而当前依经验而定。增强相分布均匀与否关系到整个复合材料的机械性能。喷射沉积装置由金属液加热保温…     

铝合金ZL-101加锑变质

铸造铝合金凝固时,由于形成粗大的结晶硅,使合金机械性能恶化,为了改善合金的机械性能、对含Si>6％的铝硅合金都要进行变质处理;细化固溶体及初生硅,一般常用钠盐进行变质处理。由于钠盐变质作用有效时间短,只有40分钟,同时钠盐降低了合金的流动性,反应后生成氯化物对铁质坩埚有腐蚀作用,严重的降低了坩埚的使用寿命,而且清理     

5wt％YAl2p／Mg-Li复合材料的组织与性能的研究

采用搅拌铸造法制备了5wt% YAl2p颗粒增强Mg-14Li-1Al合金基复合材料,研究了YAl2p/Mg-14Li-1Al复合材料的界面、组织特征,并对基体合金和复合材料的室温力学性能进行了测试.组织分析表明,YAl2p增强颗粒在基体合金中分布均匀,界面结合良好,未发现明显的团聚现象,也未观察到化学反应或明显的原子扩散.复合材料的室温拉伸强度为189 Mpa,较基体合金提高了约45.3%,而塑性得到了良好的保持(7%).     

HRS定向凝固过程中固/液界面位置控制

 本文通过在计算机上模拟固/液界面位置受到控制的整个HRS定向凝固过程、求出使固/液界面稳定在隔热板及其附近时抽拉速度的调节规律。依此规律,利用一个以TP 801 B单板机为核心的控制系统对铸件的HRS定向凝固过程进行实时控制。用Al—4.5％Cu合金试样进行了验证试验。结果表明:受控HRS定向中、固/液界面很快趋近于隔热板并在定向过程中稳定在隔热板附近。对界面位置实行控制能有效提高固/液界面前沿温度梯度及其稳定性明显改善定向凝固显微组织。     

第二篇 电磁自动搅拌

一、概述坩埚内的金属液,在单相交变磁场的作用下,所发生的电动效应,由于金属液所受的是径向压力,只能使金属液产生区域性的循环和对流,如图49,不能造成如图50那样保证合金成分均匀和达到精炼效果的彻底循环。     

Ti合金与SiC_p/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性

采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp／Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件（圆柱体）,研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp／Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp／Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。     

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

钛合金冷坩埚连续熔铸与定向凝固电磁场研究

利用ANSYS软件建立冷坩埚连续熔铸过程的数学模型,计算在近矩形冷坩埚连续熔铸过程中冷坩埚内的磁感应强度,分析负载和电流强度变化对钛合金连续熔铸与定向凝固过程冷坩埚内磁感应强度的影响。结果表明:钛合金物料的加入并没有影响轴向磁感应强度的空间分布趋势;轴向磁感应强度在感应线圈与坩埚所包围的区域内聚集分布,且在感应线圈内壁中点处其强度达到最大值,并随着与内壁距离的增加逐渐衰减;磁感应强度随着输入电流的增加线性增大。     

镍基高温合金铸件的晶粒组织控制──铸造工艺参数的影响

以ＩＮ７３８ＬＣ合金为例,研究了镍基高温合金在各种铸造工艺条件下的晶粒组织。结果表明,降低合金液均匀化处理温度可以明显细化冷凝后基体的晶粒。在浇注温度、铸型预热温度以及合金液均匀化处理温度等铸造工艺参数中,后者对晶粒尺寸的影响大于前两者。     

高温合金过滤中的界面问题研究

  过滤器吸附固态夹杂须满足两个条件:一是控制熔体的流动状态,使固态夹杂与过滤器相接触;二是熔体、过滤器及固态夹杂之间满足一定的界面能条件,使固态夹杂被过滤器吸附捕获,然后在高温下依靠热能将固态夹杂与过滤器烧结在一起。因此过滤器去除固态夹杂存在着三种机制;机械拦截机制、流体动力学机制及热力学机制。     

磁场辅助激光熔覆铝基金属玻璃覆层

为提高铝合金的表面性能,采用磁场辅助激光熔覆的方法在5083铝合金表面制备了Al-Ni-Y-Co-La五元金属玻璃熔覆层,并对其进行组织成分及性能分析。实验结果表明：熔覆层主要由非晶相、α-Al相以及Al₄NiY等金属间化合物组成,旋转磁场的搅拌作用使熔覆层非晶相含量由10.2%提高到30.7%,且能够有效抑制多道搭接和多层堆积过程中重熔区晶粒的生长,细化了熔覆层晶粒组织,降低了残余应力,提高了显微硬度及韧性,使其平均显微硬度从278 HV_0.1提高至335 HV_0.1,且波动较小,平均抗拉强度为303 MPa,为基体拉伸件的110.2%,平均伸长率为6.79%,为基体的33.1%。     

定应变贮存条件下HTPB推进剂填料/黏合剂界面性能

为研究定应变贮存条件下HTPB推进剂的主要失效原因,基于单轴拉伸实验,得到HTPB推进剂的宏观力学性能。基于扫描电镜观察和测试探测液在填料AP,黏合剂基体上的接触角方法,表征了微观界面性能。实验结果显示,随老化时间的延长,最大延伸率显著降低,填料与黏合剂基体黏结变差,黏附功Wa减小,界面张力γsl增大。HTPB推进剂填料与黏合剂基体的界面黏结情况可由填料与黏合剂基体的黏附功、界面张力来表征。定应变作用下推进剂老化后黏附功的值远低于无应变热老化的值,界面张力的值远高于无应变热老化的值,定应变的存在严重影响了推进剂填料/基体界面的黏结。宏观-微观性能的相关性研究表明,最大延伸率和黏附功存在线性相关关系,最大延伸率的降低主要由界面黏结的劣化引起的。     

先驱体转化—热压烧结碳纤维增韧碳化硅复合材料的显微结构

采用ＸＲＤ,ＨＲＴＥＭ 和ＳＥＭ 等分析测试手段,研究了以聚碳硅烷（ＰＣＳ）为先驱体和粘结剂,Ｙ２Ｏ３ 和ＡｌＮ 为烧结助剂,采用先驱体转化－热压烧结法制备的Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料的显微结构。结果表明,Ｙ２Ｏ３ 主要与ＰＣＳ的裂解产物以及ＡｌＮ 和ＳｉＣ表面的氧化物发生反应,形成有助于复合材料致密化的液相,而ＡｌＮ 则与烧结液相和ＰＣＳ之间通过反应－ 溶解－ 沉积过程,形成主要分布于界面相中的微小ＳｉＣ－ＡｌＮ 固溶体。正是由于含有一定量ＳｉＣ－ＡｌＮ 固溶体的富碳界面相使纤维与基体之间的结合适中,纤维易发挥脱粘和拔出作用,复合材料具有很好的力学性能     

钢表面热爆合成耐热金属间化合物基复合材料

利用钢熔体点燃Ti-C-3Ni-Al体系热爆反应,在钢件表面合成一层金属间化合物基复合材料,通过对Ti-C-3Ni-Al体系的反应热力学和热爆产物的形貌的分析,研究了金属间化合物基复合材料的物相、组织形态及界面。结果表明:在熔融钢液作用下,Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料。研究发现,TiC的含量对表面复合材料的表面组织和界面结合有明显影响,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大,复合材料更致密,与钢基体界面变为良好的冶金结合。     

压力浸渍过程中P-55纤维和铝合金界面反应的控制

 压力浸渍法是制造金属基复合材料方便而廉价的方法。在这种工艺过程中,能独立控制纤维预制件温度T_p、熔融金属温度T_m、浸渍压力P和冷却速度等重要工艺参数。在金属基复合材料中,纤维与基体间的界面反应使纤维强度下降,复合材料性能恶化,从而限制了复合材料的广泛使用。本文主要研究如何控制无涂层的P-55纤维与1100Al和Al-0.34％Ti合金之间的界面反应,讨论压力浸渍法工艺参数对P55/Al和P55/Al-Ti复合材料组织、性能的影响。结果表明:通过控制工艺参数来缩短纤维与熔融金属铝之间的接触时间和在基体中加入钛元素以降低碳在熔融铝中的活性可以制造出高性能的复合材料。