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超声外场对7085铝合金铸造微观偏析及第二相形成的影响

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超声外场对7085铝合金铸造微观偏析及第二相形成的影响

作者：黄明哲中南大学

学位级别：硕士

铸锭中的微观偏析程度与第二相的形貌及分布对铸锭的综合性能有较大影响,在凝固过程中形成的粗大第二相化合物会成为铸锭应力集中和裂纹萌生源,且会损害后续塑性变形和热处理效果。本文以7085铝合金为研究对象,研究超声熔体处理对铝合... 详细信息

铸锭中的微观偏析程度与第二相的形貌及分布对铸锭的综合性能有较大影响,在凝固过程中形成的粗大第二相化合物会成为铸锭应力集中和裂纹萌生源,且会损害后续塑性变形和热处理效果。本文以7085铝合金为研究对象,研究超声熔体处理对铝合金中微观偏析和第二相形成的影响规律,并对获得的常规铸锭和超声铸锭进行DSC热分析及固溶处理,探讨第二相化合物的相变行为。主要结论包括以下几个方面： 1、在7085铝合金凝固过程中施加超声外场,研究超声熔体处理对铝合金中微观偏析和溶质相对固溶率的影响规律。结果表明：与常规铸锭相比,超声熔体处理后晶粒平均尺寸由452um减小到176um,且等轴晶组织分布更加均匀;超声熔体处理能够减轻溶质元素的微观偏析程度,增大溶质元素的有效分配系数;Zn、Mg、Cu元素在基体中的相对固溶率分别提高了7.4%、15.3%、6.9%。 2、该系铝合金铸锭中的主要第二相为A12Cu相、T相和富Fe相。常规铸锭中的第二相多呈粗大长条状分布,且晶粒内部存在少量的10-20μ m散乱盘状第二相;超声外场下,第二相的形貌和分布得到改善,其晶内聚集得到有效抑制;超声铸锭的抗拉强度比常规铸锭高约23%,断口观察表明常规铸锭的断裂行为主要是树枝晶界断裂和大面积的穿晶断裂,超声铸锭的断口裂纹主要沿等轴晶晶界扩展。 3、对常规铸锭和超声铸锭中的低熔点第二相进行DSC热分析。结果表明：超声铸锭中低熔点相的熔化焓为5.49KJ/Kg,相对常规铸锭减少了约21%,说明低熔点相含量减少了21%;采用图像分析法发现超声铸锭中的第二相体积分数比常规铸锭约少19%;超声样品的强化热处理效果要高于常规样品,且断口表面难溶第二相尺寸减小,残留量减少,分布更均匀。图45幅,表12个,参考文献72篇。

关键词： 7085铝合金超声外场微观偏析第二相 DSC热分析固溶处理

DD2单晶合金激光表面熔凝处理的组织特征及微观偏析行为

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中国激光 2001年第2期28卷 186-188页

作者：杨森黄卫东苏云鹏周尧和清华大学机械系北京100084 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

利用激光快速熔凝技术对DD2单晶合金在超高温度梯度和快速凝固条件下的组织形态和元素的微观偏析行为进行了研究。实验结果表明激光重熔后微观组织较铸态组织显著细化 ,枝晶间析出相被抑制 ,合金元素的微观偏析行为大为改善。

关键词：微观偏析 DD2单晶镍基合金航空发动机叶片组织特征激光表面熔凝处理

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连铸坯中微观偏析的模型研究

金属学报 2000年第8期36卷 869-873页

作者：韩志强蔡开科北京科技大学冶金学院北京100083

对导致连铸坯中内裂纹形成的微观偏析进行了模型研究，模型中考虑了铁素体（δ）凝固向奥氏体（γ）凝固的转化以及ＭｎＳ的析出，讨论了钢中Ｃ，Ｍｎ，Ｓ和Ｐ对凝固过程中品间偏析、零强度温度（ＺＳＴ）、零塑性温度（ＺＤＴ）的... 详细信息

对导致连铸坯中内裂纹形成的微观偏析进行了模型研究，模型中考虑了铁素体（δ）凝固向奥氏体（γ）凝固的转化以及ＭｎＳ的析出，讨论了钢中Ｃ，Ｍｎ，Ｓ和Ｐ对凝固过程中品间偏析、零强度温度（ＺＳＴ）、零塑性温度（ＺＤＴ）的影响结果表明，钢中碳含量对凝固前沿枝晶间的微观偏析有显著影响，碳含量在０．１％──０．２％之间，Ｐ的偏析显著增加，Ｓ的偏析由于受到Ｍｎ的抑制而随碳含量变化不大；钢中Ｐ的偏析极其严重，初始Ｐ含量的增加显著加剧Ｐ在枝晶间的富集；枝晶间偏析增加的同时。

关键词：连铸坯内裂纹微观偏析零强度温度模型研究

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薄带铸轧过程中微观偏析的模拟

东北大学学报（自然科学版） 2001年第2期22卷 162-164页

作者：张晓明苗雨川刘相华王国栋东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点 ,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟 ,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律 ,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元... 详细信息

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点 ,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟 ,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律 ,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元素偏析的影响规律 ,随冷却速率的增加 ,溶质元素晶间偏析增大 ,而晶内偏析较小·在此基础上给出了碳钢薄带双辊铸轧过程中凝固终了温度值 ,为确定铸带凝固终了点的位置及铸轧过程的稳定性提供了有效的数据 ,为铸轧薄带的质量分析提供了理论依据·

关键词：薄带铸机快速凝固微观偏析模拟固楔率双辊铸轧冷却速率连铸

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连铸坯凝固过程平面枝晶微观偏析模拟研究

辽宁科技大学学报 2012年第4期35卷 389-394页

作者：冯亮花康小兵辽宁科技大学冶金工程省重点实验室辽宁鞍山114051 鞍钢股份有限公司热轧带钢厂辽宁鞍山114044

为解决连铸钢坯偏析问题,基于菲克第二定律和质量守恒定律,建立了一维平面枝晶生长凝固偏析数值模型。应用有限容积法离散传质方程,离散后的方程用VB编程求解,研究X70管线钢凝固过程中在二次枝晶间距范围内的C,Si,Mn,S,P各元素质量分数... 详细信息

为解决连铸钢坯偏析问题,基于菲克第二定律和质量守恒定律,建立了一维平面枝晶生长凝固偏析数值模型。应用有限容积法离散传质方程,离散后的方程用VB编程求解,研究X70管线钢凝固过程中在二次枝晶间距范围内的C,Si,Mn,S,P各元素质量分数分布随凝固进程和冷却速率的变化规律。结果表明:固相率的变化对合金元素在二次枝晶间偏析影响较大,冷却速率对其影响较小;随着固相率的增加,各合金元素的固相成分增加较少,液相成分质量分数快速增加;S和P元素在固相中的分布较均匀,S凝固终了的偏析指数最高,C偏析指数最小。在实际生产中应适当控制S和P元素的含量。

关键词：连铸凝固二次枝晶微观偏析

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DC铸造7075铝合金微观偏析的量化分析

材料与冶金学报 2011年第3期10卷 220-225页

作者：陈丹丹张海涛蒋会学崔建忠东北大学材料电磁过程教育部重点实验室沈阳110819

采用直接水冷半连续铸造(DC铸造)工艺制备7075铝合金铸锭.利用电子探针(EPMA)观察合金元素在样品中的分布,并通过绘制元素分布图判断合金元素在基体中的分布趋势.由于合金相的形成,Zn,Mg和Cu元素易在晶界偏聚;Cr和Ti作为形核质点,易在... 详细信息

采用直接水冷半连续铸造(DC铸造)工艺制备7075铝合金铸锭.利用电子探针(EPMA)观察合金元素在样品中的分布,并通过绘制元素分布图判断合金元素在基体中的分布趋势.由于合金相的形成,Zn,Mg和Cu元素易在晶界偏聚;Cr和Ti作为形核质点,易在晶粒中心偏聚.利用5种排序方法处理收集到的电子探针数据,分别绘制成分曲线.通过比较成分曲线和排序方法适合度(GOF系数)得出,等级排序法和加权等级排序法比较适于分析DC铸造7075铝合金的微观偏析.分析计算得到的初始溶质分配系数kinit发现,F-G排序法夸大了合金元素的微观偏析,而加权等级排序法则减小了合金元素微观偏析的趋势.

关键词：铝合金 DC铸造微观偏析排序方法

激光诱导击穿光谱原位分析仪和电子探针在CrMo耐磨铸钢元素偏析分析中的联合应用

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冶金分析 2022年第6期42卷 1-8页

作者：赵龙张洪瑞翟敢超余海峰陈湘茹翟启杰上海大学材料科学与工程学院先进凝固技术中心宝山钢铁股份有限公司中国宝武中央研究院不锈钢研发中心

CrMo耐磨铸钢是重要的耐磨钢铁材料，凝固过程中的溶质元素偏析是影响CrMo耐磨铸钢组织和性能的重要因素，了解凝固过程中的溶质元素偏析对于CrMo耐磨铸钢的工业化生产具有重要的借鉴意义。宏观偏析和微观偏析是衡量材料偏析程度的两个... 详细信息

CrMo耐磨铸钢是重要的耐磨钢铁材料，凝固过程中的溶质元素偏析是影响CrMo耐磨铸钢组织和性能的重要因素，了解凝固过程中的溶质元素偏析对于CrMo耐磨铸钢的工业化生产具有重要的借鉴意义。宏观偏析和微观偏析是衡量材料偏析程度的两个指标，准确的测量其偏析状况是研究溶质元素偏析的基础。实验以CrMo耐磨铸钢为研究对象，采用激光诱导击穿光谱原位分析仪(LIBSOPA)和电子探针(EPMA)分析钢锭不同部位的宏观偏析和凝固组织中的微观偏析，结果发现，Cr、V和Mn元素在CrMo耐磨铸钢铸锭中宏观偏析程度较小，偏析比接近1,而Mo元素宏观偏析程度较大，其最大宏观偏析比超过1.20;Cr、Mo、V和Mn元素在CrMo钢凝固组织中均存微观偏析，且随着冷却速度的增加，Cr、Mo、V和Mn微观偏析程度也随之增加，其最大微观偏析比分别为1.39、2.63、3.47和1.83。LIBSOPA与EPMA在CrMo耐磨铸钢元素偏析分析中的联合应用，对全面了解CrMo钢铸锭元素偏析，优化铸造以及后续的热加工工艺具有重要借鉴意义。

关键词：激光诱导击穿光谱原位分析仪(LIBSOPA) 电子探针(EPMA) 宏观偏析微观偏析 CrMo耐磨铸钢偏析

二元共晶/包晶合金系微观偏析半解析数学模型的研究

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钢铁技术 2006年第2期 18-25页

作者：冯科中冶赛迪公司炼钢设计室重庆400013

基于典型微观控制单元体(通常指二次枝晶臂间距半长)内的溶质质量守恒关系,建立了适用于枝晶凝固方式的二元共晶/包晶合金微观偏析半解析数学模型,模型中充分考虑了固相反向扩散和枝晶结构粗化对液相溶质浓度的稀释效果。在引入适当的... 详细信息

基于典型微观控制单元体(通常指二次枝晶臂间距半长)内的溶质质量守恒关系,建立了适用于枝晶凝固方式的二元共晶/包晶合金微观偏析半解析数学模型,模型中充分考虑了固相反向扩散和枝晶结构粗化对液相溶质浓度的稀释效果。在引入适当的假设条件下,通过严格的数学推导,获得了模型的完整核心控制方程。在推导过程中应用了标准的粗化模型、二次方形式的固相溶质浓度分布以及抛物线固相生长方式等重要假设。其中,采用精度较高的四阶经典龙格—库塔数值微分方法,并结合具体的冷却条件,对模型的常微分核心控制方程来进行数值计算。为验证所建微观偏析模型的合理性和适用性,本文针对Al-4.9wt%Cu二元共晶合金进行了模型研究,通过将本模型的计算结果与已有的实验测试数据以及其它特点各异的微观偏析半解析数学模型的预测结果进行对比分析,表明本文所建立的微观偏析半解析数学模型具有相对较高的预测精度和能力,其预测结果最为接近于实测值。

关键词：二元合金系微观偏析半解析模型反向扩散

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铁碳合金凝固过程微观溶质偏析模型分析

材料与冶金学报 2011年第2期10卷 104-107页

作者：雷洪张红伟陈宏豫赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110891 承德建龙特殊钢有限公司河北兴隆县067201

为了选择正确的微观溶质偏析模型研究铁碳合金的凝固过程,利用Thermo-Calc商业软件计算了不同碳含量下铁碳合金的固相线温度、液相线温度和碳的平衡分配系数,利用数值方法研究了不同微观溶质偏析模型下铁碳合金的固液界面温度和无量纲... 详细信息

为了选择正确的微观溶质偏析模型研究铁碳合金的凝固过程,利用Thermo-Calc商业软件计算了不同碳含量下铁碳合金的固相线温度、液相线温度和碳的平衡分配系数,利用数值方法研究了不同微观溶质偏析模型下铁碳合金的固液界面温度和无量纲液相溶质浓度.数值结果表明:文献中常用的碳平衡分配系数不准确;C lyne-Kurz模型和Sche il模型不能准确地预测固液界面温度,B rody-F lem ings模型不能正确地预测碳偏析,建议采用杠杆模型和大中逸雄模型计算铁碳合金凝固过程的微观溶质偏析.

关键词：铁碳合金微观偏析平衡分配系数固相线温度液相线温度