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单晶高温合金凝固特性与典型凝固缺陷研究

金属学报 2015年第10期51卷 1163-1178页

作者：张军黄太文刘林傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

单晶高温合金是一种复杂组元多相组织材料,随着合金化程度的不断提高、难熔元素的增多和叶片结构的复杂化与大型化,凝固缺陷控制成为提高叶片质量和性能的关键.单晶合金的凝固组织及凝固缺陷不仅与合金成分有关,还取决于其凝固特性及工... 详细信息

单晶高温合金是一种复杂组元多相组织材料,随着合金化程度的不断提高、难熔元素的增多和叶片结构的复杂化与大型化,凝固缺陷控制成为提高叶片质量和性能的关键.单晶合金的凝固组织及凝固缺陷不仅与合金成分有关,还取决于其凝固特性及工艺条件,本文阐述了先进单晶合金固/液相变温度、凝固分配系数等凝固特性的特点和变化规律,重点分析了晶体取向偏离和杂晶2种典型凝固缺陷形成机制及其与凝固特性、工艺条件的关系,探讨了解决复杂单晶叶片典型缺陷的方法和思路,并评述了不同控制方法的实施效果.

关键词：单晶高温合金凝固特性凝固缺陷

原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层的凝固特性及形成机理

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材料热处理学报 2009年第3期30卷 154-159页

作者：王振廷周晓辉张显友郑维哈尔滨理工大学材料科学与工程博士后流动站黑龙江哈尔滨150080 黑龙江科技学院材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150027

以Ti、B4C和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织进行了分析。并分析了TiC和TiB2颗粒的形成机理和氩弧熔池的凝固特性。实验结... 详细信息

以Ti、B4C和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织进行了分析。并分析了TiC和TiB2颗粒的形成机理和氩弧熔池的凝固特性。实验结果表明:熔敷层组织为TiC和TiB2弥散分布在α-Fe中,熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;涂层中TiC和TiB2的体积分数约为68%。形成机理主要是以固态扩散机制为主,TiC以小颗粒状和花瓣状先析出,后析出的TiB2多以六边形、短棒状存在,TiB2的组织比较粗大,TiC颗粒比较细小,TiB2的含量大于TiC含量。

关键词：氩弧熔敷 TiC-TiB2 形成机理凝固特性

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基于非调质钢凝固特性的二次冷却控制

工程科学学报 2022年第3期44卷 357-366页

作者：邹雷雷刘青杜肖臣张江山李明北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 南京钢铁股份有限公司南京225267

提出了基于非调质钢凝固特性的二次冷却控制方法.在凝固特性研究方面,运用高温共聚焦显微镜、场发射扫描电镜研究了冷速对第二相粒子析出规律的影响,并阐释了先共析铁素体的相变机制.结果表明,第二相粒子在1086℃开始析出,并在912℃达... 详细信息

提出了基于非调质钢凝固特性的二次冷却控制方法.在凝固特性研究方面,运用高温共聚焦显微镜、场发射扫描电镜研究了冷速对第二相粒子析出规律的影响,并阐释了先共析铁素体的相变机制.结果表明,第二相粒子在1086℃开始析出,并在912℃达到峰值.当冷速在0.1~5℃·s^(-1)时,随着冷速增大,第二相粒子尺寸和数量均减小,且第二相粒子由晶界处的链状分布向晶体内的弥散分布过渡,提高冷速有助于削弱第二相粒子的钉扎作用,强化铸坯表层微观组织;在二冷配水优化方面,建立了考虑铸坯横向水量分布的凝固传热数学模型,提出了基于非调质钢凝固特性的二冷配水优化方案,即对出结晶器后的铸坯实施强冷,以满足控制第二相粒子析出的合理冷速和温度区间的要求.工业试验证实了技术方案的可行性.此外,研究表明,降低喷淋距离有助于改善连铸坯横向冷却不均匀性.本研究统筹考虑二冷水量与喷淋距离对非调质钢裂纹敏感性的影响,通过开展“纵‒横”凝固冷却控制研究对连铸二次冷却进行系统优化,提出的二冷优化方案有助于改善连铸坯的表面及皮下裂纹.

关键词：连铸非调质钢凝固特性碳氮化物析出冷速二冷优化

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金属型球铁磨球非平衡凝固特性与成分控制

金属热处理 2007年第8期32卷 66-68页

作者：梅瑛中原工学院机电学院河南郑州450007

通过分析不同成分球铁磨球零件性能和金相组织,对金属型磨球的非平衡凝固特性进行了较深入的研究。试验结果发现,过共晶球铁凝固时出现非平衡奥氏体;亚共晶球铁出现非平衡渗碳体相和晕圈铁素体;在柱状晶与等轴晶过渡区中存在着夹杂和偏... 详细信息

通过分析不同成分球铁磨球零件性能和金相组织,对金属型磨球的非平衡凝固特性进行了较深入的研究。试验结果发现,过共晶球铁凝固时出现非平衡奥氏体;亚共晶球铁出现非平衡渗碳体相和晕圈铁素体;在柱状晶与等轴晶过渡区中存在着夹杂和偏聚物。为改善球铁磨球的显微组织及性能,球铁成分应控制在共晶或稍过共晶范围。

关键词：球铁磨球金属型非平衡结晶凝固特性

Ru对镍基单晶高温合金凝固特性、TCP相析出及蠕变性能影响的研究进展

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材料工程 2022年第1期50卷 80-92页

作者：曹凯莉杨文超屈鹏飞黄太文郭敏苏海军张军刘林西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文... 详细信息

镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文从镍基单晶高温合金的凝固特性、凝固组织、TCP相析出及蠕变性能等方面出发,综述了Ru元素对镍基单晶高温合金影响的研究进展,系统分析了Ru的添加对合金凝固路径、凝固特征温度、微观偏析等凝固特性及共晶、碳化物等凝固组织的影响规律,并重点探究了Ru的添加能抑制TCP相析出及提高合金蠕变性能的原因。目前由于多组元交互作用对组织与性能影响机理的复杂性,使得含Ru高温合金的成分设计与优化具有更高的挑战,建议未来含Ru高温合金的相关研究从富Ru新相的析出原因及抑制、Ru添加对凝固缺陷的影响及Ru与其他元素交互作用对“逆分配”效应及TCP相析出的影响机制等方面做进一步探究,为发展新型高性能含Ru高温合金的设计提供思路。

关键词：镍基单晶高温合金 Ru元素凝固特性凝固组织 TCP相蠕变性能

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409L不锈钢的凝固特性与连铸中的质量控制

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钢铁 2003年第2期38卷 22-23,37页

作者：赵莉萍王宝峰麻永林曹建刚丁国赵建伟张建国王鹤立包头钢铁学院太原钢铁集团公司

分析了 AISI40 9L不锈钢凝固时的结晶特性 ,模拟计算了连铸过程中 0 .7m/min拉速下 ,不同二冷配水下铸坯温度场的变化 ,并分析了铸坯温度场的变化与铸坯质量的关系 ,总结出提高铸坯质量的措施。

关键词：不锈钢凝固特性连铸质量控制

B元素对DZ424定向凝固合金凝固特性及性能的影响

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材料热处理学报 2018年第9期39卷 36-43页

作者：吴保平吴剑涛李俊涛钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 钢铁研究总院高温合金新材料北京市重点实验室北京100081

研究了B元素的加入对DZ424定向凝固合金凝固特性和性能的影响规律。结果表明：B元素的加入能显著降低合金的固/液相温度,加宽凝固范围,增加共晶含量;同时,由于B元素在碳化物中富集,使得碳化物形貌由草书状向块状转变。随着B含量的增加,... 详细信息

研究了B元素的加入对DZ424定向凝固合金凝固特性和性能的影响规律。结果表明：B元素的加入能显著降低合金的固/液相温度,加宽凝固范围,增加共晶含量;同时,由于B元素在碳化物中富集,使得碳化物形貌由草书状向块状转变。随着B含量的增加,粒状M3B2逐渐在共晶前沿析出;进一步增加B含量,硼化物形貌由粒状向条状转变。B的添加能够显著提高合金的持久性能,但当B添加量大于0.015%时,合金的持久性能显著降低。

关键词：硼元素定向凝固凝固特性性能高温合金

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高锰钢凝固特性及连铸工艺研究现状

钢铁 2023年第9期58卷 39-58页

作者：罗森朱苗勇东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

高锰钢具有良好的强度、延展性及耐磨性等特性,正广泛应用于能源、交通、工程机械等领域。采用连铸替代传统模铸生产高锰钢可显著提高生产效率,正受到冶金企业的重点关注。但目前高锰钢连铸生产仍存在浇铸不畅、铸坯质量缺陷频发的问题... 详细信息

高锰钢具有良好的强度、延展性及耐磨性等特性,正广泛应用于能源、交通、工程机械等领域。采用连铸替代传统模铸生产高锰钢可显著提高生产效率,正受到冶金企业的重点关注。但目前高锰钢连铸生产仍存在浇铸不畅、铸坯质量缺陷频发的问题,严重制约着高锰钢高效、高质化连铸生产。结合国内外研究学者前期研究工作,重点对高锰钢凝固特性基础研究和连铸实践两方面进行了回顾。首先,介绍了成分对Fe-Mn、Fe-Al二元相图,Fe-Mn-C、Fe-Al-C三元相图,Fe-Mn-Al-C四元相图的影响;高锰钢的成分对固液相线温度、密度、导热系数等热物性参数的影响,以及对凝固组织和析出物的影响。然后,结合高锰钢连铸生产实践,介绍了高锰钢连铸保护渣、冷却工艺和压下工艺设计和优化。虽然部分高锰钢已经实现了连铸替代模铸生产,但连铸坯质量问题仍然未得到根本性的解决,特别是高锰高铝钢连铸生产仍面临着相当大的困难。未来应持续开展高锰钢凝固特性方面的深入研究,并针对高锰钢凝固特性开展专用连铸工艺设计和开发,实现高锰钢连铸精细化控制,确保高锰钢连铸高效和高质化生产。

关键词：高锰钢凝固特性结晶器保护渣冷却工艺连铸坯质量

B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响

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材料热处理学报 2019年第6期40卷 52-60页

作者：吴保平吴剑涛李俊涛钢铁研究总院高温材料研究所

研究了B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响规律,并结合热力学计算软件Thermo-Calc和镍基合金数据库,计算分析了B元素对合金在非平衡凝固过程中的Cr、Co和Mo元素偏析行为的影响。结果表明,B元素的加入能够显著降低合... 详细信息

研究了B元素对定向凝固镍基合金凝固特性和TCP相析出行为的影响规律,并结合热力学计算软件Thermo-Calc和镍基合金数据库,计算分析了B元素对合金在非平衡凝固过程中的Cr、Co和Mo元素偏析行为的影响。结果表明,B元素的加入能够显著降低合金的固/液相温度,加宽凝固范围,增加共晶含量及Co、Cr和Mo元素在枝晶间的偏聚程度,进而加剧TCP相的析出;当B元素含量≤0.012%时,合金在850℃长期时效具有较好的组织稳定性能;当B元素含量增加到0.033%时,合金时效100 h,针状σ相开始析出,合金组织稳定性变差。

关键词：硼元素定向凝固凝固特性 TCP相