柱状晶
- 电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的研究
壁墙均由粗大的柱状晶组成，短轴长为200µm 左右。图4a中可见CMT-PADV 模式下单层内柱状晶的生长方向存在一定的差异，与下部相比，上部柱状晶的生长方向更接近水平方向。柱状晶的生长方向与熔池凝固过程中的散热途径有关[18]，熔池底部主要沿垂直方向由已成形层到基板进行散热，因此柱状晶长轴方向更接近于垂直方向；而熔池顶部沿垂直方向散热的效率较差，沿水平方向通过同一层内已成形部位散热的效率有所提高，因此柱状晶长轴方向与水平方向的夹角更小。图4 不同电弧模式
航天制造技术 2023年5期2024-01-02
- 1Cr17Ni2钢锭锻造开裂失效分析
在边缘明显可见柱状晶型花纹，且试片上有多条小裂纹，最大长度约10mm，如图5～图7所示。表1 横截面试片热酸浸试验图3 钢锭横、纵裂纹形貌图5 低倍形貌图6 纵裂纹图7 锭型偏析试验结果表明，钢锭锻后（仅压方）锭型偏析严重，为不合格。观察到的小裂纹与钢锭铸件柱状晶高度相关。3.2 断口试验分析人工断口为典型贝壳状断口，形貌如图8所示。试验结果表明，贝壳状断口为非正常断口，其形成原因有待进一步分析。图8 贝壳状断口形貌3.3 化学成分分析在钢锭表面及R/2处
金属加工(热加工) 2022年7期2022-07-12
- 厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变及力学性能
型”，由大量的柱状晶组成，且不同位置的柱状晶尺寸及生长方式存在差异。熔合区上部柱状晶尺寸最大，柱状晶以熔合区中心为对称轴，从两侧熔合线开始向顶部生长。熔合区中部柱状晶尺寸较上部的细小，柱状晶生长方式与熔合区上部不同，其以熔合区中心为对称轴，从熔合线开始垂直于熔合区中心线生长。熔合区下部柱状晶尺寸较中部更加细小，柱状晶生长方式与熔合区中部一致，垂直于熔合区中心线生长。熔合区沿厚度方向出现柱状晶尺寸及生长方式差异性的现象主要和熔池的散热有关［9］。金属形核以后
电焊机 2022年6期2022-07-02
- 25MnSiV连铸坯凝固组织的影响规律研究
只有少数钢种对柱状晶的要求相对较高，大多数钢种希望得到更大的等轴晶比例。柱状晶组织有严格的方向性，其优点是产生的偏析更小，但是其塑性较差；等轴晶区组织更加致密，可以提高铸钢件的韧性。因此，研究铸坯凝固组织生长情况，控制各晶区所占比例，对于获得目标组织形貌和力学性能良好的铸坯十分重要。人们普遍应用数值模拟方法研究铸坯凝固组织。耿明山通过CAFE法模拟了连铸圆坯凝固过程的微观组织形貌，对比测量实际生产的连铸坯表面温度后验证了其模拟预测的准确性，并对枝晶生长方式
鞍钢技术 2022年3期2022-06-12
- 发动机涡轮叶片热障涂层剥落原因分析
层剥落是从面层柱状晶的根部断裂，同时面层与底层之间存在约为1 μm的TGO层。进一步分析涂层剥落的叶片不同位置的完整涂层组织，在叶片中部截面分别对进气边到排气边的显微形貌进行观察。在叶片中部截面的进气边处，面层的柱状晶沿根部已经开裂，表明从叶尖该位置涂层剥落开始，断裂延伸至叶片的中部位置；而在叶背和排气边处的面层柱状晶组织聚集在一起，不呈羽毛状分布[1]，柱状晶之间的间距不明显，柱状晶根部较端部疏松。图4 涂层剥落的叶片不同位置的热障涂层组织形貌Fig.4
失效分析与预防 2022年1期2022-06-09
- 微熔池凝固组织的数值模拟研究
可视为等轴晶到柱状晶过渡阶段，大于2的可视为柱状晶，其数值越大，则柱状晶越长。图6 微熔池XZ截面晶粒形状因子分布Fig.6 Distribution of shape factor of grains on XZ section in micro-molten pool从图6可见，微熔池XZ截面上约25.6%的晶粒为等轴晶粒，16.5%的晶粒处于等轴晶向柱状晶过渡的阶段，57.9%的晶粒为柱状晶，柱状晶中7.5%晶粒的形状因子为5.3～6.4，为细长的柱
上海金属 2022年3期2022-06-01
- 水平连铸工艺参数对Cu-15Ni-8Sn合金板材组织和性能的影响研究
组织为平直粗大柱状晶，晶内存在明显的枝晶；当保温温度为1 250 ℃时，合金板材的组织为倾斜细长的柱状晶；当保温温度升高到1 300 ℃时，合金板材组织仍为倾斜细长的柱状晶，其倾斜角度比1 250 ℃时有所增大；当保温温度升高到1 350 ℃时，合金转变为等轴晶组织。由此可见，随着保温温度的升高，合金水平连铸组织会由平直粗大柱状晶转变为倾斜细长柱状晶，最后转变为等轴晶。3.2 拉坯速度采用恒定保温温度为1 250 ℃、恒定冷却水流量为400 L·h-1，不
现代制造技术与装备 2021年12期2022-01-14
- 双辊薄带铸轧纯铝凝固组织模拟与性能分析
轴晶逐渐演化成柱状晶，枝晶生长速率与枝晶尖端前沿速率有关，枝晶尖端前沿冷却越高，枝晶生长速度越快，熔体中垂直于铸辊表面方向温度梯度最大，因此该方向晶粒生长速度最快，促进柱状晶形成。柱状晶生长至熔体芯部后停止生长。如图1b，凝固组织形态与生长趋势基本相符，从晶粒域分布、样貌、演变来看，两者结果情况基本吻合，验证CAFE模型正确性。图1 结晶辊熔池区纯铝凝固组织3.2 浇注温度对枝晶生长规律影响基于CAFE数学模型，模拟不同浇注温度下熔池区凝固组织样貌。如图2
中国设备工程 2022年1期2022-01-14
- 胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织
溶质耗竭和下游柱状晶体尖端因对流导致溶质浓度升高造成的[19−21].可见，揭示结晶器电磁搅拌作用下的柱状晶偏转角和白亮带状况可以间接反映搅拌强度的合理性，对于优化连铸工艺改善铸态质量至关重要.鉴于含硫易切削高碳非调质胀断连杆用大方坯铸态组织对后续棒材探伤合格率和胀断裂解组织一致性的重要影响，本研究基于该钢种连铸工艺生产开发试验结果，对当前浇铸条件下其大方坯凝固组织和成分偏析特征进行了系统的表征研究.通过铸态低倍形貌、成分分布与偏析特点研究，以及全断面柱状
工程科学学报 2022年2期2022-01-14
- Q390D-Z25钢板断面收缩率不合格原因分析
可见比较发达的柱状晶，部分柱状晶呈一定角度倾斜。2.3 扫描电镜断口分析用扫描电镜对断口形貌进行分析发现，断口为准解理断裂形貌，它是介于解理断裂和延性断裂之间的一种过渡形式，属于脆性断裂，同时在断口上发现自由生长表面（金属自由面），见图1。另外，通过能谱分析发现，有硫化锰夹杂存在。图1 断口微观形貌2.4 显微组织检验为了了解钢板的基体组织，从拉伸试样未经受变形的区域取金相试样进行组织分析，经4%硝酸酒精溶液腐蚀后发现近表和厚度1/2位置组织无异常，为珠光
山东冶金 2021年6期2022-01-08
- GH2132合金材料平板堆焊层的组织性能
梯度方向生长的柱状晶组成，呈枝晶状态。大量Laves相和Ti（C,N）在柱状晶界析出。柱状晶内有少量Ti（C,N）存在。Laves相呈疏松的不规则形状，其形核方式有两种，一为自由形核，二为依附于碳氮化物形核。Ti（C,N）随尺寸长大，其形状由正方形转变为多边形。与母材区相比，焊缝区断口韧窝浅且直径小，其韧性低于母材区。韧窝微孔在析出相界面萌生，并沿其扩展。GH2132在电流180 A，送丝速度1.1 m/min，焊接速度135 mm/min的焊接工艺下，平
金属世界 2022年1期2022-01-08
- 新涂层提高医用植入钛合金的耐磨耐蚀性能
员利用双相纳米柱状晶结构TiZrNb涂层提高了医用植入钛合金的耐磨耐蚀性能。钛合金由于其优秀的生物相容性，在生物医用植入材料领域具有广阔的发展前景，含有生物友好元素铌(Nb)和锆(Zr)的钛合金是目前的研究热点。Zr元素作为Ti的同族元素可强化密排六方α相结构并改善钛合金力学性能，在Ti-Zr合金中进一步加入具有生物相容性的Nb元素可以稳定表面钝化层，从而降低合金的点蚀敏感性。同时，表面腐蚀产物Nb2O5以及ZrO2相对稳定，溶解度低，有助于改善材料整体的
润滑与密封 2021年12期2021-12-04
- 结晶器电磁搅拌对ML40Cr小方坯凝固组织及偏析的影响
依次为激冷层、柱状晶区和等轴晶区,如图1和图2所示。施加M-EMS时柱状晶区宽度为35 mm,未施加M-EMS时柱状晶区宽度为49 mm,M-EMS显著促进柱状晶向等轴晶的转变,扩大等轴晶区。在M-EMS作用下,柱状晶则沿电磁力方向发生偏斜,偏斜角在18°-30°,而未开M-EMS时柱状晶偏斜角在-10°-18°。在柱状晶区,随着与铸坯表面距离的增加,一次和二次枝晶间距增大,同时一次和二次枝晶粗化;与未施加M-EMS相比,施加M-EMS时一次和二次枝晶间距
现代交通与冶金材料 2021年2期2021-10-29
- 汽车钢20CrNi3H主轴件缺陷分析与改进
围可见有发达的柱状晶，中心等轴晶比例较小而且是偏心的。2.2 高倍检验对缺陷进行金相分析，见图2、图3。图2 中心孔洞 (×200)在孔洞缺陷附近并没有非金属夹杂物缺陷，高倍下形貌系多孔的、撕裂状。由于棒材经过了楔横轧的二次加工，对孔洞缺陷产生的根源易产生分歧。图3 中心孔洞SEM3 缺陷研究与机理分析撕裂首先发生在夹杂物等薄弱环节，通过上述检验，可以得出，探伤不合不是由钢种洁净度引起的。可以推测缺陷由以下三种情况产生：(1)楔横轧轧制工艺问题；(2)棒材
工业加热 2021年8期2021-09-11
- 一种柱状晶辅助选晶制备镍基单晶高温合金的方法
，提出一种采用柱状晶辅助选晶的方法制备单晶高温合金，分析制备单晶高温合金过程中凝固组织演变规律，统计单晶的取向范围，为精确控制单晶取向提供一定的理论依据。1 试验方法试验用柱状晶的材料为DZ125，单晶材料为第二代镍基单晶高温合金DD6，化学成分见表1。柱状晶的尺寸为φ10 mm×40 mm。柱状晶放置于模壳底部的选晶器的起晶段内，与模壳内壁之间的间隙小于0.05 mm。随后将带有柱状晶的模壳放置于定向凝固炉的水冷铜板上。首先采用抽真空设备将炉内真空抽到5
失效分析与预防 2021年3期2021-08-08
- 轴承钢大方坯凝固组织模拟
部质量的好坏，柱状晶致密度和等轴晶致密度与铸坯缺陷(裂纹、偏析、疏松)有着紧密的关系，因此有必要对铸坯凝固组织的致密度进行研究。本文利用ProCAST中元胞自动机-有限元耦合模型(CAFE法)，对320 mm×480 mmGCr15轴承钢大方坯凝固组织进行数值模拟，并研究了不同工艺条件(拉速、过热度)对铸坯柱状晶和中心等轴晶致密度的影响。1 模型的建立CAFE法是有限元法FE与元胞自动机法CA的耦合，是在枝晶生长动力学的基础上，对铸坯的温度场分布、柱状晶和
工业加热 2021年2期2021-04-01
- 脉冲磁致振荡(PMO)技术在ZTM- S2合金工具钢连铸坯生产中的应用
O处理的对比坯柱状晶发达，内弧侧柱状晶长约39.7 mm，外弧侧柱状晶长度可达约60.8 mm，等轴晶区面积分数为22.3%；经过PMO处理后，柱状晶长度明显减小，内弧侧的长约22.9 mm，外弧侧的长约40.8 mm，等轴晶区面积明显扩大，其面积分数达到了34.8%。铸坯柱状晶发达，具有明显的方向性，枝晶间溶质易富集，形成宏观偏析，在实际应用中会严重降低产品的寿命，所以工业生产中都力求扩大等轴晶区的面积。由于等轴晶没有明显取向，生长方向各不相同，有利于凝
上海金属 2021年1期2021-01-22
- 焊接工艺对HS13/5L焊丝熔敷金属伸长率影响研究
以清晰地看到沿柱状晶断裂的平滑大平面。表3 试验焊丝熔敷金属室温力学性能图1 ET5662 拉伸断口形貌（1000×）图2 WB6028拉伸断口起裂区形貌（1000×）图3 WB6028 拉伸断口扩展区形貌（1000×）图4 WB6028 拉伸断口瞬断区形貌（300×）图5 ET5662焊缝组织图6 WB6028焊缝组织（3）金相组织分析 分别在拉伸试样上截取金相试样，使用金相显微镜在500倍的条件下对其金相组织进行观察，结果如图5和图6所示。通过观察发现
金属加工(热加工) 2020年9期2020-11-04
- 垂直连铸凝固过程的数值模拟研究
后期，较发达的柱状晶相互搭接，容易在内部形成封闭的小熔池，限制了熔体的流动，在凝固收缩的作用下形成细小的孔洞，造成中心疏松[4].由于上述两种缺陷均发生于凝固后期，因此往往相伴发生.对于连铸工艺的实验研究，受限于复杂的连铸设备和高昂的成本，往往难以大规模开展，并且高温熔池内的现象难以测量和观察，因此有必要针对此过程开展数值模拟研究.对于连铸凝固过程的研究，前人已经进行了大量工作.Jiang等[5]研究了厚板坯连铸过程，认为熔池内钢液对流和坯壳热收缩是形成宏
东北大学学报（自然科学版） 2020年9期2020-09-16
- 不同粉末对等离子弧喷焊DZ125合金显微组织的影响
界面处都能形成柱状晶组织,等离子弧喷焊所形成的柱状晶晶粒尺寸大于激光熔覆晶粒尺寸,表明等离子弧喷焊所形成的柱状晶尺寸更接近于DZ125合金的晶粒尺寸。潘邻等人[6]在等离子弧喷焊熔覆层表面继续使用激光熔覆也得到相似结论。等离子弧喷焊后的组织符合定向凝固合金修复组织要求也得到了进一步证实。目前,有关等离子弧喷焊的研究大多数都是增强材料表面性能,而对于发动机叶片的修复研究鲜有报道,文中选用两种合金粉末,采用等离子弧喷焊技术在DZ125合金薄板上进行熔覆试验,研
焊接 2020年2期2020-07-27
- 连铸工艺参数调整对连铸坯中心偏析的影响
素在快速生长的柱状晶间富集，使得铸坯中的溶质元素不均匀分布，铸坯中心部位的硫元素、磷元素和碳元素等含量较其他位置明显增高。1.1 凝固晶桥按照该理论，凝固组织中的钢坯柱状晶发展速度较快，随着高碳钢脚注工艺的进行，凝固过程中的铸坯热传导不均匀，使得柱状晶产生了不同的生长速度，铸坯中心位置形成了搭桥，上部的钢液无法及时的补充下部钢液，使得下部钢液收缩形成中心偏析、疏松或者缩孔。1.2 空穴抽吸凝固过程中的钢液，固液相间的溶质元素进行再分配，凝固组织中的钢坯柱状
中国金属通报 2020年3期2020-04-22
- 激光熔凝对铝锂合金铜偏析行为与腐蚀性能的影响研究
晶界偏析现象，柱状晶内部的Cu含量仅为0.70at.%（原子百分数），而晶界处的Cu 含量达16.19 at.%。参考文献[4]在2060/2099铝锂合金焊缝的胞状晶界也报道了Cu偏析现象，Cu元素呈网状分布，晶界处Cu含量高达53.48 wt.%。综上可见，虽然铝锂合金焊缝的Cu偏析现象已有一些报道，但是鲜有文献针对焊缝不同部位的Cu偏析程度及其对焊缝耐蚀性能的影响进行系统研究。本文采用激光熔凝方法，研究2098铝锂合金激光熔凝组织的微观形貌及不同的组
航空科学技术 2020年1期2020-02-12
- 电弧增材制造Ti–6Al–4V组织和力学性能调控研究进展
方生长的初生β柱状晶穿过沉积层和层状带，而微观组织呈薄片状组织垂直交错生长（图3[11]）。横向试样含有较多不均匀的薄片状组织，其抗拉强度（UTS）和屈服强度（YS）稍高于纵向试样，而横向试样延伸率（EL）则低于纵向试样，两个方向试样存在各向异性[11]。柱状晶沿着熔池温度梯度最大的方向生长。薄片α 和残余β 相满足伯格斯取向关系：{0002}α//{110}β，α//β，连续的柱状晶晶界（αGB）两侧束域组织具有相同的晶粒取向（图4[12]）。Ho 等[
航空制造技术 2020年22期2020-02-02
- 航空发动机热障涂层的主要失效模式
寿命；热障涂层柱状晶的烧结也会加速其剥落；热障涂层的另一失效模式为颗粒冲击引起的侵蚀、挤压或外物损伤（FOD），主要出现在高压涡轮叶片的前缘部位；此外，高温下黏结层蠕变强度很低，当叶尖速度和温度较高时，厚的热障涂层可能会从叶尖滑脱。本文以在涡轮叶片中广泛应用的电子束物理气相沉积（EB-PVD）热障涂层为例，对上述失效模式（如图1所示）进行讨论。氧化在黏结层-陶瓷层界面，氧化生成的以Al2O3为主的TGO是影响热障涂层寿命的主要损伤模式。TGO引起的EB-P
航空动力 2019年3期2019-07-01
- Zr- xNb- 0.15Fe- 0.05Cu- 0.05Ge合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能
靠近内表面的是柱状晶层，在其高倍率图(图5(c))中可以明显看到呈柱状生长且取向比较一致的氧化锆晶粒。柱状晶结构较长，排列规整紧密，同时部分区域的柱状晶有转变成等轴晶的趋势(圆圈所示区域)，还发现有少量微孔隙和裂纹，这是由于氧化膜中比较大的内应力造成的。1.6%Nb合金的氧化膜厚度不均匀，平均厚度约为7 μm(图5(b))。氧化膜中存在较多平行于O/M界面的微裂纹，没有明显的等轴晶与柱状晶的分界线。在柱状晶的高倍率图(图5(d))中可以看到柱状晶不完整，排
上海金属 2019年3期2019-06-13
- 相同热输入条件下参数匹配对SUH409L焊缝组织的影响研究
线向中心生长的柱状晶组成，二者在焊缝凝固时呈互相竞争生长的关系。柱状晶的定向生长会将熔池中的杂质成分推向凝固终点，即焊缝中央，并形成性能薄弱区。各向异性的柱状晶在受载时的变形能力不足，很容易发生开裂[3]。而焊缝中心的等轴晶，既可以将凝固终点的杂质成分沿等轴晶晶界分布而分散在多个平面，又在受载时可以旋转而具有很大的变形能力。所以，实践中希望得到等轴晶比例更高的焊缝，以应对焊管焊后复杂的成型工序[4-5]。AMUDA et al[6]较为全面地介绍了铁素体不
太原理工大学学报 2019年3期2019-05-30
- 基于元胞自动机法对Mo单晶的焊缝微观组织模拟
n图3示出不同柱状晶之间的竞争生长，在过冷度作用下，熔池边缘的晶核在很短时间内不断向四周生长，在边界形成稳定的晶粒层，由于晶核产生的随机性，有些晶核靠得较近，早期就出现剧烈的竞争生长，导致有些晶粒被抑制或被直接吞并。同时，由于存在产生的不同柱状晶之间具有的生长空间较大，柱状晶生长没有受到抑制，从而产生二次枝晶，甚至三次枝晶，显示出柱状晶向等轴晶变化的过程，如图3中A、B标识的晶粒。晶粒A的二次枝晶向左生长，在右边由于仅靠其他柱状晶，导致其生长受到抑制。图3
原子能科学技术 2019年3期2019-04-22
- 硼元素对TiAl基合金凝固组织的影响
：顶部凝固区、柱状晶区与底部快速凝固区[9]；合金锭底部试样与水冷铜坩埚直接接触，冷却速度快，使底部快速凝固区域的组织为细小晶粒；在金属锭凝固过程中，由于纽扣锭中部区域位于与坩埚接触的底部区域和在较高能量电弧之下的具有较高温度的顶部区域之间，令该区域有较高的定向热流形成，从而导致这个区域的凝固组织为柱状晶[10]，其中底部快速凝固区的部分区域和顶部凝固区有一定的柱状晶特征；柱状晶区域的柱状晶生长具有一定的倾斜，距离试样中心越远，柱状晶的倾斜度越大，倾斜度与
三峡大学学报(自然科学版) 2018年6期2018-11-24
- EB-PVD热障涂层微观损伤行为
纹。沿着陶瓷层柱状晶间出现扩展的微裂纹，主要沿着柱状晶簇间分布，有时也呈交叉网状，向内一般不进入粘结层，只有在大的拉伸、持久、弯曲载荷时才进入粘结层和基体(图1)。YSZ陶瓷成簇生长，晶簇间存在界面，其在烧结收缩应力作用下以及与基体变形不协调时将产生此类微裂纹。图1 陶瓷层晶簇间垂直裂纹特征Fig.1 Vertical cracks between columnar grain packets within the ceramic layer2)陶瓷层水平
失效分析与预防 2018年4期2018-09-19
- CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究
基板方向的细长柱状晶组成，如图2a所示。结合图2b—d，可以看出制备的电弧增材制造 Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金无明显气孔、熔合不良等明显缺陷，各沉积层之间为冶金结合，这不仅形成了连续生长的柱状晶粒，也保证了各沉积层之间的结合强度。在电弧增材制造 Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的稳定区域，由电弧熔池本身的传热特征，凝固始终自熔池底部向熔池顶部进行，在凝固过程中，液态金属熔池的热量主要向基板或已经成形的部分散热，同时少量热量也会向着同一层已
精密成形工程 2018年5期2018-09-12
- 激光定向凝固参数对熔覆层宏观形貌以及微观组织的影响
，熔覆层中上部柱状晶方向性不明显，相邻枝晶间有角度，枝晶生长方向有偏移，并且枝晶生长连续性不好；当电流为110 A时，枝晶生长方向性开始明显，也有少量二次枝晶生长出，一次枝晶间距比底部大，枝晶干也变粗，这与W. Kurz等[7]得出的公式相符，熔覆层中部温度梯度比底层低，凝固速率比底层大，所以一次枝晶间距会变大；当电流为120 A时，一次枝晶干变粗，间距也持续变大，二次枝晶变多，也可以看到顶部柱状晶逐渐变为等轴晶；当电流为130 A时，柱状晶生长明显，一次
新技术新工艺 2018年3期2018-03-29
- 高锰高铝钢凝固组织的实验研究
看出，1#钢的柱状晶特别发达，晶体尺寸也十分粗大。这种发达的柱状晶组织会严重降低铸坯的强度和韧性，若使用连铸机进行浇注，在铸坯矫直过程中非常容易产生裂纹，这也是高锰高铝钢连铸困难的重要原因之一。即使连铸坯不因粗大的柱状晶而产生裂纹，但这种具有＜001＞晶体学取向的柱状晶，在后续轧制过程中会形成{001}＜110＞和{112}＜110＞织构，退火也很难使该织构发生扭转。在钢的成形过程中该织构形变能力与其它晶体学织构差异大，在制品表面会出现凸凹不平的缺陷。1#
鞍钢技术 2018年1期2018-02-06
- 氧化物粒子和Nb元素对大热输入焊缝金属显微组织及冲击性能的影响
晶的焊缝金属的柱状晶宽度减小。以上两个因素使得含氧化粒子和Nb元素的母材相比较于无氧化物粒子和不含Nb元素的母材，形成的焊缝金属韧性较高。因此，在选用焊接材料时一定要考虑母材的影响。大热输入焊接焊缝金属Nb微合金化显微组织冲击性能0 序 言大热输入焊接是高效率焊接方法，在船舶舰艇、海洋工程、石油、化工、桥梁、建筑、能源等行业中，正在成为现代建造提高效率的材料连接工艺。在大热输入焊接中，随着高温停留时间的延长和冷却速度的减慢，该工艺带来焊缝金属冲击韧性下降的
焊接 2017年11期2018-01-04
- 3%Si电工钢铸坯中柱状晶的形变、再结晶行为及织构演变规律
i电工钢铸坯中柱状晶的形变、再结晶行为及织构演变规律邵媛媛1，郭 琪2(1 辽宁科技大学 应用技术学院，辽宁 鞍山 114016；2 鞍钢股份公司 冷轧硅钢厂，辽宁 鞍山 114021)利用电子背散射衍射(EBSD)技术和X射线衍射仪(XRD)研究3%(质量分数)Si电工钢铸坯中柱状晶的形变、再结晶行为及织构演变规律。结果表明：柱状晶长轴分别沿轧向、横向和法向放置，具有不同的初始织构。热轧后，表层形成的3种剪切取向中高斯取向较容易形成。中心区，RD样品中的
材料工程 2017年11期2017-11-21
- 对流扩散-多相相变体系内柱状晶/等轴晶形成过程的数值模拟
多相相变体系内柱状晶/等轴晶形成过程的数值模拟何银花1，王发展1,2(1 西安建筑科技大学 材料与矿资学院，西安 710055；2 西安建筑科技大学 机电工程学院，西安 710055)采用扩散支配相变动力学方法对Fe-Bi-Mn系易切削合金侧向快速凝固过程进行数值研究。建立对流扩散-多相相变体系三维凝固模型，考虑固、液、气三相扩散流动相变对合金凝固的影响，模拟研究合金中MnS和Bi (易切削相) 的柱状晶/等轴晶形成过程。结果表明：合金凝固过程中MnS和B
材料工程 2017年6期2017-06-22
- 连续柱状晶组织纯铜室温超延展变形机理
，陈彦旭连续柱状晶组织纯铜室温超延展变形机理吴 恒，张 鸿，吕佳峰，林 超，刘建纲，陈彦旭(北京科技大学 材料科学与工程学院，北京 100083)通过下引式连续定向凝固设备，调控合理的工艺参数制备出表面光洁、单一á100ñ取向的柱状晶铜杆。然后经室温拉拔(不经过中间热处理)，表现出超延展变形。通过组织观察和性能分析，发现其塑性变形可以分为3个阶段：一般硬化阶段(≤4.13)，低硬化速率阶段(4.13≤≤10.16)，部分亚微米等轴晶粒形成阶段(≥10.1
中国有色金属学报 2017年12期2017-03-02
- 17CrNiMo6钢锭锻造开裂原因分析
方向垂直，显示柱状晶特征，经对该开裂区域取样，进行宏观和微观、金相组织、化学成分及力学性能分析，最终确定导致钢锭开裂的原因为柱状晶发达及晶粒粗大。进一步经过验证试验，说明柱状晶发达及晶粒粗大是在冶炼浇注后钢锭的凝固过程中形成的。通过对冶炼浇注过程采取一些控制措施，使得开裂问题得到明显改善。17CrNiMo6；齿轮轴；钢锭；开裂；柱状晶；晶粒粗大随着社会经济的飞速发展和科技的进步，大型机械设备的性能要求越来越高，锻件质量的控制越来越严格。然而，锻件裂纹一直是
大型铸锻件 2016年6期2016-12-07
- PtCo23.2永磁合金加工开裂原因分析
顽力;磁能积;柱状晶前言铂钴合金是优良的永磁材料，具有较高的矫顽力和磁能积，磁稳定性好，耐腐蚀，可在酸、碱、盐介质下工作，由于其价格昂贵，因此主要用于其它永磁材料无法工作的恶劣、特殊环境之中，如航空、航海、航天等领域。虽然铂钴永磁合金是高性能永磁合金中唯一可以承受冷、热加工的合金，也能加工成板、棒、丝、管等，但在加工过程中极易发生开裂，影响成品率和产品质量。铂钴永磁合金的加工开裂也是长期困扰生产加工的问题。文章就造成铂钴永磁合金加工过程中容易开裂的几个因素
科技创新与应用 2016年5期2016-10-21
- 消防射水对导线二次短路熔痕的影响分析
珠；金相分析；柱状晶；火灾调查中图分类号：TG115 文献标识码：A当在火灾中产生二次短路现象，是因为带电的导体会在火灾高温的作用之下，将导线的绝缘层破坏了，引起了短路现象。本文根据铜导线的特点，模拟了在发生二次短路的时候，不同条件之下，发生的二次短路熔珠的情况，并分析了在消防射水的条件之下，使用不同的导线对二次短路熔痕的影响，给找到火灾发生的原因提供了有力的依据。一、实验部分（一）实验设备与材料分别准备横截面积在3mm2与4mm2的单芯聚氯乙烯铜导线，汽
中国新技术新产品 2016年6期2016-05-14
- 连铸圆管坯中间裂纹成因分析与改进
，导致铸坯内部柱状晶发达，出现沿柱状晶分布的中间裂纹。通过降低钢水过热度、进一步降低二冷强度并保证冷却的均匀性、确保有效的结晶器电磁搅拌等提高铸坯等轴晶的方式，避免了中间裂纹的发生，稳定了20钢圆管坯的内部质量。[关键词]20钢；圆管坯；中间裂纹；改进修回日期：2015-04-061 引言连铸圆管坯中间裂纹的存在使得所轧制的钢管质量受到很大影响，当距表面较近或较长的中间裂纹在变形量较大时，可能暴露在钢管的内外表面而变成外折和内折[1]，造成严重的后果。天津
天津冶金 2015年4期2015-12-21
- 浇铸板栅筋条晶区的形成及组织特性
晶区、中间层的柱状晶区以及中心部位的等轴晶区，其示意图如图1所示。图1 铸件的三晶区示意图1.外层细晶区当液态金属注入模具后，金属首先从模具壁处开始结晶凝固，这是因为温度低的模壁具有强烈的吸热和散热作用，使靠近模壁的一层薄膜液体产生极大的过冷，加上模壁可作为非匀形核的基底，因此，在这一薄层液体中立即产生了大量的晶核，并同时向各个方向生长。由于晶核数量多，致使临近的晶核很快便彼此相遇，它们不断继续生长，这样便在靠近模壁的地方形成了一层很细的等轴晶区。细晶区的
新能源科技 2015年1期2015-07-25
- 结晶速度对Mg-1.5Mn-Al 合金凝固组织和性能的影响
一定方向生长的柱状晶或单晶组织，从而改善材料的的力学性能。为了获得更好的力学性能，通常在镁锰合金中，加入一定量的Al，Al能与Mg形成固溶体而提升合金的强度和塑性，并改善氧化膜的结构[3]。此外，采用定向凝固工艺还可以提高Al在Mg中的固溶度，使镁合金的强度大大提高。1 实验材料及方法本实验选择纯Mg锭（99.5%），MnCl2颗粒和纯Al块（99.5%）作为材料。首先将镁锭放入不锈钢坩埚中，用中频感应电炉加热到760℃，保温一定时间待镁块全部熔化后加入M
铸造设备与工艺 2015年3期2015-07-11
- 定向凝固下Mg-4Sm-xCa 合金组织和力学性能研究
的树枝晶转变成柱状晶。图4a）与b）相比较，随着Ca质量分数的增加，柱状晶的尺寸得到了细化，但是当Ca质量分数为1.0%时合金的柱状晶组织呈现出不连续的结构，而且组织不均匀。分析认为，在定向凝固过程中，为了生成连续而稳定的柱状晶，需要阻碍新晶核的形成[11]。但Ca原子的存在在固液界面前方产生较强的成分过冷，这样又促进了新晶核的形成，而后者在定向凝固过程中起主要作用。因此两者共同作用的结果，最终形成不连续的柱状晶，而且Ca元素加入量越多，析出相越多，这种现
铸造设备与工艺 2015年3期2015-07-11
- 等离子物理气相沉积热障涂层研究
VD涂层独特的柱状晶结构使TBCs具有更高的应变容限，涂层热循环寿命远高于PS涂层；（2）涂层致密，抗高温氧化和热腐蚀性能较好；（3）涂层表面光滑、致密度高，可获得良好的气动力学性能，同时还可以减缓诸如CMAS等低熔点附着物的沉积；（4）EB-PVD制备的TBCs界面以化学结合为主，结合强度通常比PS涂层提高1倍以上；（5）涂层结构重复性高，可通过改变基板温度、加热电流、基板旋转速度等沉积参数，实现涂层结构的精确调控[8]。3 溶液先驱体等离子喷涂20世纪
航空制造技术 2015年22期2015-05-31
- 电工钢中柱状晶热压缩时取向的变化及对析出的影响
铸坯中普遍存在柱状晶组织，其各向异性的特点对后续工艺下的组织、织构具有显著的影响，并最终降低产品的表面质量或磁性能［1－4］。电工钢是电力、电子和军事工业中用量最大的节能型软磁合金材料，其中取向硅钢制备过程中质量控制的重要环节之一就是第二相粒子的析出［5，6］。MnS是取向硅钢中重要的抑制剂，在热轧时可大量弥散析出，除表面剪切力外，晶粒取向是否影响析出动力学尚不明确。Zaveryukha等［7］研究了硅钢退火板中抑制剂不均匀分布的原因，指出形变晶粒内部位错
材料工程 2014年10期2014-11-30
- 双辊连铸无取向硅钢铸带特征及常化作用研究
心层的较大尺寸柱状晶及中心层的中等尺寸等轴晶三部分组成，见图1(a)，并且柱状晶与铸带法向存在5～20(°)夹角.在整个连铸过程中，铸轧速度、冷却水秒流量、浇注温度等都会对铸带组织产生影响，但铸带组织的晶粒形态主要受控于凝固过程中沿铸带厚度方向的温度梯度.由于铸带厚度薄，铸辊冷却效率高，当铸带浇注温度较低，沿铸带厚度方向过冷度差别小时，各位置形核及长大速率较均匀，晶核达到某一临界尺寸后，继续凝聚液体中原子不断长大，直至各晶粒相互接触，形成等轴晶组织［8］.
材料与冶金学报 2014年3期2014-11-28
- 超低压等离子喷涂YSZ涂层显微组织结构研究
涂层呈现典型的柱状晶结构，类似于EB-PVD柱状晶YSZ涂层。涂层厚度均匀，柱状晶之间结合紧密，生长方向基本一致。在高倍下每个柱状晶呈现“羽毛”状结构。柱状晶结构可以提高热障涂层的应变容限，从而进一步延长热障涂层的使用寿命[7-8]。图4 YSZ涂层的形貌（a），（b）为表面形貌；（c），（d）为截面形貌Fig.4 Microstructure of YSZ coating（a），（b）surface micrograph；（c），（d）cross sec
热喷涂技术 2014年3期2014-10-29
- 热输入对445J2超纯铁素体不锈钢焊接接头显微组织和力学性能的影响
心等轴晶和外围柱状晶组成,HAZ均为粗化的等轴晶;低热输入接头的静载拉伸强度最高;拉伸试样断裂位置均位于接头柱状晶区;随着热输入的增大,拉伸断裂机理由韧窝断裂向准解理转变;对弥散分布的第二相SEM和EDS分析,其成分为Ti或Nb的氮化物,有利于焊缝中心柱状晶向等轴晶的转变。热输入;超纯铁素体不锈钢;显微组织;断口形貌;力学性能近年来,铁素体不锈钢作为结构和功能材料已被逐渐应用研究于多种环境中,其中包括汽车工业、建筑物的装饰材料等。由于其在Cl离子环境中具有
太原理工大学学报 2014年2期2014-08-10
- α-SiAlON陶瓷近烧结温区显微组织演变分析
段是粉末转化为柱状晶的过渡阶段、SiAlON相柱状晶的三维乱序堆叠可以有效提高陶瓷基体的抗裂纹扩展能力，进而提升陶瓷的强度和韧性。α-SiAlON；柱状晶；断裂；显微组织；无压烧结0 引 言SiAlON陶瓷因其普遍具有良好的力学性能、极好的耐磨和抗渣蚀性能、较好的抗氧化和抗热震性能，受到大量科研工作者的持续关注，并且广泛应用于切削工具、涡轮机叶片等方面[1-4]。由于α-SiAlON陶瓷在设计中引入了部分稀土金属原子使得成分设计更加灵活，并且其显微组织的柱
陶瓷学报 2014年6期2014-04-24
- 定向退火条件下柱状晶形成及连续扩展的相场模拟
于高温材料产生柱状晶结构[6-7]。柱状晶具有优良的抗蠕变性能[8]和抗疲劳能力[9]以及抑制裂纹扩展[5,10]等优点，因此，研究定向退火条件下柱状晶的形成过程具有重要的实际意义。近年来，已有学者采用计算机模拟方法研究了定向退火条件下的晶粒长大过程，其中以蒙特卡罗法(Monte Carlo method)、前端追踪法(Front-tracking method)和相场法(Phase field method)为主。HOLM等[11]采用蒙特卡罗法模拟了局
中国有色金属学报 2014年7期2014-03-17
- 冷型热阻角对HCCM水平连铸BFe10-1-1管材周向组织和力学性能均匀性的影响
量、强轴向取向柱状晶组织管材具有优良的冷加工成形性能[8]。然而，铜管水平连铸工艺(包括HCCM水平连铸)存在的一个共性问题是[9-15]，由于管材自重和凝固收缩等因素，管材与结晶器之间形成不均匀的气隙，下部间隙小于上部气隙，造成了凝固时管材周向传热不均匀的现象。HCCM水平连铸管材周向传热不均匀的问题，一方面导致柱状晶的生长方向与管材轴向的夹角较大，柱状晶轴向取向程度较低，降低了管材的塑性成形性能；另一方面易导致管材周向不同部位柱状晶形貌、尺寸及其轴向取
中国有色金属学报 2014年9期2014-03-17
- 白云岩储层中蒸发矿物的赋存形式与成因演化——以鄂尔多斯盆地中部气田区马家沟组为例
沉积的含硬石膏柱状晶和小结核的粉晶白云岩是储层发育的物质基础，而表生成岩期和埋藏成岩期形成的次生孔、缝、洞及构造裂隙的发育与保存好坏程度是能否形成良好储层的关键”。“硬石膏柱状晶和小结核溶解度远比白云岩高，伴随其溶解和释压，形成大量的裂碎缝及溶孔，构成主要的孔隙网络”，取得了大量重要认识，但针对储层发育的关键因素“蒸发矿物-硬石膏柱状晶和小结核”尚无精细解剖的实例。笔者以鄂尔多斯盆地中部气田区马家沟组马51—马54亚段为研究主体，在岩心精细观察、描述的基础
石油与天然气地质 2013年5期2013-12-23
- M42／X32异种金属CO2激光焊接接头组织和性能的研究＊
为等轴树枝晶、柱状晶和柱状树枝晶（图1（b）中箭头所指），其生长方向垂直于焊缝中心线方向，具有典型定向凝固组织.2）焊接熔合区显微组织.在靠近X32钢一侧的熔合线PMZ附近（图1（c）），形成柱状晶.在靠近M42钢一侧的熔合线附近，柱状晶的方向性被打乱，存在一个细小的等轴晶区域，且依附此区域的柱状晶较X32钢侧的柱状晶较细小.3）焊缝区域金相组织和焊缝区域XRD.在焊接功率为2 754W，焊接速度为14m／min焊接条件下焊缝区域XRD图见图2.由焊缝区域
湖南大学学报（自然科学版） 2013年11期2013-09-30
- 凝固条件对铝硅合金凝固组织影响的研究
是表面细晶区、柱状晶区及等轴晶区，但不是所有的铸件中都同时有上述三个区域.当铸件中有柱状晶及等轴晶存在时，往往柱状晶向等轴晶区转变的区域会很窄.工业生产中，铸件内部质量往往取决于其凝固组织，即铸件的宏观组织.对于铸件来说，铸态组织直接会影响到它的加工性能、机械性能及使用性能，而柱状晶区与等轴晶区比例的变化正是对性能影响的一个重要因素.柱状晶区中杂质少、组织致密，但晶粒之间彼此结合力不强，轧制时容易沿这些脆弱面而裂开，对塑性好的金属(铜，铝合金)可以加大柱状
材料科学与工艺 2013年1期2013-09-28
- 30Cr2Ni4MoV钢大型钢锭铸造缺陷状况研究
晶粒细小，内部柱状晶和等轴晶的晶粒尺寸达到毫米量级，而柱状晶的尺寸更大，腐蚀后可用肉眼直接观察。粗大的柱状晶晶粒内还保留了明显的树枝晶组织，增大了元素偏析的可能性，如图4所示。(b)夹杂成分的能谱检测图1 氧化钙夹杂形貌及能谱Figure 1 Morphology and energy spectrum of calcium oxide inclusions图2 硅酸盐夹杂形貌及能谱Figure 2 Morphology and energy spectr
大型铸锻件 2013年5期2013-09-23
- 焊后热处理对300M超高强度钢电子束焊接接头组织及性能的影响
Q焊缝中粗大的柱状晶轮廓清晰可见。经过正火然后油淬低温回火并没有消除粗大的柱状晶，柱状晶的轮廓变得模糊但依然可见（图2b，图2c）。原因是300M超高强度钢合金元素含量较高，回火抗力强，焊缝柱状晶在正火加热过程中新形成的奥氏体并没有细化，而是继承了原奥氏体的晶粒大小、形状和取向。然而正火处理使柱状晶晶界及晶粒内部合金及杂质元素扩散更均匀，部分柱状晶得到细化，随后的油淬回火处理使板条状马氏体析出碳化物，从而柱状晶的轮廓更模糊，相互间联系更紧密。由于焊缝微观组
航空材料学报 2012年5期2012-07-16
- 连续柱状晶组织铜及铜合金的超延展变形行为与塑性提高机制
0083)连续柱状晶组织铜及铜合金的超延展变形行为与塑性提高机制谢建新，王 宇，黄海友(北京科技大学 材料先进制备技术教育部重点实验室，北京 100083)以本文作者所在课题组近年来的工作为基础，介绍了高性能连续柱状晶组织纯铜的室温超延展性、热交换用连续柱状晶组织BFe10-1-1管材的高塑性以及高弹高导Cu-12%Al(质量分数)合金的室温塑性提升。研究发现，连续柱状晶组织的高取向性、平直的低能小角晶界以及在强塑性变形过程中高组分的〉〈001“软”取向织
中国有色金属学报 2011年10期2011-11-24
- Al-Cu合金凝固微观组织的三维模拟及优化
60 mm时，柱状晶占总晶体比率分别为65.2%、52.1%和21.4%，逐渐减少，而等轴晶所占比率逐渐增加；当换热系数由500 W/(m2·K)增大到5 000 W/(m2·K)时，同一铸件中不同直径的铸件凝固组织中柱状晶组织比例显著增大。模拟结果与实验结果吻合较好，能够较为准确地反映等轴晶和柱状晶的分布位置、比例和大小。Al-Cu合金；3D元胞自动机；固相，扩散系数；凝固组织铸件中的细小晶粒能够提高材料的强度与韧性，因而预测微观组织形成是控制晶粒尺寸、
中国有色金属学报 2011年9期2011-11-24
- 双辊连铸中工艺参数对薄带凝固晶粒的影响
长动力学模型、柱状晶向等轴晶的转变（CET）模型，并借鉴单元自动机法和有限元法（CA-FE）模型［1］，建立了薄带凝固组织形成的仿真模型，为薄带凝固组织的计算机仿真及组织的定量预测莫定基础。1 模型的建立1.1 枝晶形核模型本文采用Rappaz提出的连续形核模型，该模型考虑了形核过冷度的影响和形核的连续性，其基本假设为［2］：忽略枝晶破碎和液相表面氧化等形成的核心对形核的影响；忽略液相流动对凝固形核的影响。根据Rappaz的连续形核模型，在某一给定过冷度Δ
山西冶金 2011年1期2011-09-26
- TiAl-5Nb合金铸态组织演化规律的研究
观组织为典型的柱状晶组织。这主要是由于试样底部与水冷铜坩埚相接触，而上面是能量密度非常高的电弧，这势必在试样的垂直方向上形成自上而下的强单向热流，且热流的密度较大，因此，形成了具有定向凝固特征的柱状晶组织。理论计算得出，以此方法熔炼所得到的温度梯度在 5×104K/m～5×105K/m之间，凝固速率则在5×10-4m/s～2×10-3m/s范围内变化。2 结果与讨论图1为TiAl-5Nb合金的宏观组织。从该图可以看出，随着Al含量的增加其宏观组织逐渐从发达
黑龙江科学 2011年5期2011-09-03