快速凝固技术与新型合金

快速凝固技术无论对合金成分设计还是对合金的微观组织结构及宏观性能都产生了深刻的影响。它已成为研制新型村料的有力武器。而快速凝固合金也已成为一种很有发展潜力的新型材料。本文仅对快速凝固技术、微晶合金组织结构的一般特点、几类微晶合金及应用与发展前景作一简要介绍。     

微波加热实现陶瓷材料同时烧结与连接的研究

利用微波加热方法对ＺＴＡ（Ａｌ２Ｏ３＋２０ｗｔ％ＺｒＯ２）,Ｙ－ＴＺＰ（２．７ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）进行了同时烧结与连接,并进行了常规加热对比试验。对ＺＴＡ、Ｙ－ＴＺＰ的烧结密度及二者的连接强度进行了评定。利用扫描电镜对微观组织进行了观察。结果表明,利用微波加热可以顺利实现陶瓷材料之间的同时烧结与连接。与常规方法相比,微波加热时致密化过程快,收缩致密化协调性好,组织细小、均匀,连接强度高。     

激光超高温度梯度快速凝固条件下Cu-Mn合金的组织演化规律

利用CWCO2激光器对Cu-26.6wt%Mn,Cu-27.3wt%Mn和Cu-31.4wt%Mn三种不同成分的合金进行了一系列表面熔凝实验,并对这三种合金的组织形态选择规律进行了研究.实验结果表明,重熔区组织较基体组织大大细化;随着生长速度的增大,Cu-26.6wt%Mn合金的组织由低速胞晶向枝晶、高速胞晶及完全无偏析固溶体转变.在所有凝固速度下Cu-27.3wt%Mn和Cu-31.4wt%Mn合金中没有枝晶组织出现,以全胞晶形式生长.三种合金达到绝对稳定的临界速度分别为113.3,212.6和260.5mm/s,与M-S理论预言的绝对稳定临界速度相吻合.     

超洁净环境中三维非晶态凝固研究

采用超洁净环境对 Zr₄₁ Ti₁₄ Ni₁₀Cu_12.5 Be_22.5 合金进行电弧熔炼,在 1 0 0～ 1 50 K/s的慢速冷却条件下,成功地制备出厚度大于 1 0 mm的非晶合金。这是一种在超洁净环境中的部分无容器凝固,可以获得较大过冷度。随着熔炼过程中氧含量的增多,由于合金表面被氧化,氧化物作为异质晶核强烈促使液态合金结晶。利用红外测温方法快速检测了合金在凝固过程中非晶的形成。通过分析润湿角因子 f(θ)对合金形核与结晶过程的影响,获得了非晶态凝固所需临界冷却速率 Rc 与润湿角θ之间的关系。     

轮盘概念设计中拓扑和形状同时优化方法

为了减小人为选择参数对优化结果的影响,针对航空发动机轮盘概念设计阶段的结构优化问题,提出了拓扑和形状同时优化(STSO)法.该方法是在变密度(SIMP)法的基础上,通过分析优化目标和约束的灵敏度,用序列二次规划优化(SQP)法进行求解.接着,以板壳结构为例,对比分析了STSO法和分步优化法的结果,说明了拓扑和形状同时优化方法的优点.最后,将同时优化方法应用于轮盘结构概念设计,对比分析了使用拓扑和形状同时优化方法与单独拓扑优化方法进行轮盘结构优化的结果,探讨了不同振型对应的频率约束对优化结果的影响.结果表明,不同振型对应的频率约束下优化结果的结构形式呈现多样性;相较于单独拓扑优化方法,STSO法收敛速度较快、结果也更精确;但是由于形状优化变量取值范围选取不当,有可能会出现网格畸变过大,而导致STSO法所得的结果无效.      

定向凝固Ni-44Ti-5Al-2Nb-1Mo合金的组织特征

采用液态金属冷却定向凝固方法制备了Ni-44Ti-5 Al-2 Nb-1 Mo(原子分数,％)合金,分析了加热温度为1 550℃,抽拉速率为0.3、1.2、3.0、6.0、18.0 mm/min时的定向凝固组织特征.结果表明,定向凝固没有改变合金的相组成,但改变了组成相的形态.定向凝固组织均由初生的NiTi相与晶间析出...     

固体战略弹道导弹的多学科设计优化研究

运用多学科设计优化（MDO）方法对某固体战略弹道导弹的总体优化设计进行了研究。从满足固体导弹的MDO需求出发，基于第三代MDO理论，对固体导弹按学科分解为系统层（性能，弹道学科）和子系统层（推进学科、质量分析学科、气动学科），通过分析与建立以上各学科的优化模型及固体导弹的总体优化模型，以固体导弹起飞质量为目标函数将MDO单级优化过程中的同时分析与设计（SAND）过程应用于该固体导弹总体优化设计。与传统优化方法所得结果相比，固体导弹起飞质量减小15．1％，发动机结构质量减小23．3％，优化效率提高87％。算例表明，将MDO方法应用于固体导弹总体优化设计的思路可行。     

长期时效对一种含Re定向凝固高温合金组织和性能的影响

研究了950℃长期时效对一种含Re定向凝固高温合金组织和持久性能的影响。结果表明:长期时效后该合金的组织稍有影响,主要是γ'相有小幅度粗化长大;长期时效前后合金的持久性能基本没有变化。这是因为合金中含有4%的Re,它能降低合金元素的扩散速率,降低合金组织的变化程度,减小长期时效对合金的影响,从而提高合金组织的热稳定性。     

铝合金铸件的凝固过程数值模拟

对铝合金石膏型精密铸件和砂型铸件的凝固过程进行了数值模拟。通过模拟预测了铸件的缩孔区，并通过工艺修正和方案改进消除了铸件内缩孔的发生。     

锌基合金大型模胎铸造技术的突破

锌基合金落锤模是航天工业中不可缺少的一种大型工艺装备。因为合金的特性和铸件重量特殊,几何尺寸过大,特别是壁厚过厚,故在铸造生产中难度很大。通过几十年的生产实践,模索了“在同时凝固的基础上工作面局部激冷”的不同于一般铸造的基理。在这条基理的指导下,创造出拉大底模温度和浇注温度差,施放金属分流钣,加冷筋和大型过滤网等一整套的工艺方法。从而保证和提高了锌合金大型模胎的铸造质量。