电子束逐层浇注高温合金充型及凝固过程数值模拟

1

作者 宁莉丹 谭毅 +1 位作者 李鹏廷 温书涛 《铸造技术》 2025年第1期18-28,共11页

电子束熔炼已成为制备高温合金铸锭的关键技术,其凝固组织直接决定着铸造质量以及后续开坯锻造的性能。对铸锭凝固过程中组织的形成进行系统、详细分析,具有现实和重要意义。考虑到实验成本高、难度大,本文基于ProCAST软件建立了高温合... 电子束熔炼已成为制备高温合金铸锭的关键技术,其凝固组织直接决定着铸造质量以及后续开坯锻造的性能。对铸锭凝固过程中组织的形成进行系统、详细分析,具有现实和重要意义。考虑到实验成本高、难度大,本文基于ProCAST软件建立了高温合金制备充型与凝固过程数学模型,以预测电子束熔炼条件下逐层充型与凝固过程中温度场、流场及凝固结构演变,模拟了不同浇注速度下(0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 kg/s)铸造直径220 mm高温合金铸锭的温度场、流场及凝固组织,探讨了温度场、流速及凝固组织随浇注速度的变化规律。结果表明,镍基高温合金铸锭逐层浇注过程中,铸锭顶部合金温度高,底部合金温度低,实现了从底部到顶部的顺序凝固。随着浇注速度的增大,温度梯度明显增大,上层合金熔体对下层合金温度变化影响变小,即温度回升幅度减小。在中心区域,热量积聚更为显著,可能导致铸锭内部产生较大的热应力和缺陷。浇注速度的变化对合金流动的最大速度及合金液面波动的影响较大。随着浇注速度增加,监测点的流体速度变化呈现出更为明显的波动现象,特别是在靠近浇注入口的区域,浇注速度越大,合金液的冲击深度越大。浇注速度显著影响了凝固过程中晶粒的生长行为与取向分布。较低的浇注速度有利于柱状晶的形成,晶粒尺寸较大且取向较为有序;而较高的浇注速度则促使中心区域晶粒细化,晶粒取向更加杂乱。 展开更多

关键词 电子束 数值模拟 逐层浇注 高温合金 浇注速度

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电子束熔炼高纯铜工业化试验研究

2

作者 林琳 赵红梅 +4 位作者 李衍林 杨振 杨妮 张候文 谢刚 《云南冶金》 2025年第1期93-103,共11页

针对高纯铜靶材的制备难题,对4N阴极铜开展了十公斤和百公斤级的电子束熔炼提纯试验研究,采用辉光放电质谱仪、O-N-H分析仪和C-S分析仪对杂质成分进行了表征。结果表明,在真空度1.5×10^(-1)Pa,功率20 kW熔炼25 min得到的十公斤高... 针对高纯铜靶材的制备难题,对4N阴极铜开展了十公斤和百公斤级的电子束熔炼提纯试验研究,采用辉光放电质谱仪、O-N-H分析仪和C-S分析仪对杂质成分进行了表征。结果表明,在真空度1.5×10^(-1)Pa,功率20 kW熔炼25 min得到的十公斤高纯铜的主控杂质含量在1×10^(-5)(质量分数)以下,氧含量在2×10^(-6)以下;在同样的熔炼条件,以1.8 mm/min的速度定向凝固制备的百公斤级高纯铜锭主控杂质元素含量在2.373×10^(-6)以下,氧含量在2.2×10^(-6)以下。 展开更多

关键词 高纯铜 电子束熔炼 提纯 十公斤级 百公斤级 工业化

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热室内真空装置设计研究

3

作者 张志平 许忠政 +1 位作者 姜正鹤 张黎源 《真空》 2025年第2期52-55,共4页

在核工业领域,真空技术被广泛应用。在处理含有放射性的有毒有害物质时,真空装置安装在热室内,操作与维修需尤为谨慎。为了实现真空装置的有效运行、便捷维护以及提高真空装置的可靠性,对其进行适应性设计显得尤为重要。本文基于热室的... 在核工业领域,真空技术被广泛应用。在处理含有放射性的有毒有害物质时,真空装置安装在热室内,操作与维修需尤为谨慎。为了实现真空装置的有效运行、便捷维护以及提高真空装置的可靠性,对其进行适应性设计显得尤为重要。本文基于热室的基础背景,介绍了可以远程操作的真空装置自动平移门、在热室外远距离布置的真空系统、金属真空密封技术、可远程更换的电机结构和耐辐照材料选型等关键要素的设计要点,为同类真空装置的设计提供科学依据与实践指导。 展开更多

关键词 热室 真空 真空装置 辐射

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电子束熔炼M35高速钢的微观组织及力学性能

4

作者 张慧星 李明芬 谭毅 《材料工程》 北大核心 2025年第9期115-124,共10页

采用电子束熔炼技术(EBS)制备M35高速钢(EBS-M35),并对其进行锻造和热处理。通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、氧氮分析仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和洛氏硬度计等对EBS-M35进行表征,研究EBS-M35铸态、锻态和回火态... 采用电子束熔炼技术(EBS)制备M35高速钢(EBS-M35),并对其进行锻造和热处理。通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、氧氮分析仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和洛氏硬度计等对EBS-M35进行表征,研究EBS-M35铸态、锻态和回火态下碳化物的分布特点,讨论热处理工艺对EBS-M35硬度和红硬性的影响。结果表明:铸态EBS-M35的碳化物网络间距较小,平均碳化物网络间距仅为22.96μm,相对于传统制备工艺的碳化物网络间距缩小了64.68%。同时,随着锻造比K的增大,碳化物平均尺寸减小,当锻造比为13时,EBS-M35的碳化物平均尺寸仅为2.97μm。此外,EBS-M35经淬火和3次回火(560℃)热处理后,其硬度峰值为67.2HRC(淬火温度1130℃),红硬性(600℃)峰值为64.7HRC(淬火温度1160℃),相较于传统制备工艺,EBS-M35的硬度提高了0.8HRC,红硬性提高了1.7HRC。 展开更多

关键词 电子束熔炼 M35高速钢 碳化物 硬度 红硬性

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高精度电子束偏转系统优化建立与仿真研究 被引量：1

5

作者 贾子朝 郭志伟 高学林 《真空》 CAS 2024年第2期47-52,共6页

电子束的高精度传输控制对于确保电子枪在金属熔炼、蒸发镀膜及电子束焊接等领域的可靠应用具有重要意义。针对电子束在金属物料蒸发环境中的传输控制技术开展研究,基于CST粒子仿真分析软件建立了30 kV电子束偏转模型,分析了偏转装置结... 电子束的高精度传输控制对于确保电子枪在金属熔炼、蒸发镀膜及电子束焊接等领域的可靠应用具有重要意义。针对电子束在金属物料蒸发环境中的传输控制技术开展研究,基于CST粒子仿真分析软件建立了30 kV电子束偏转模型,分析了偏转装置结构及位置参数变化对电子束分布的影响规律,通过仿真设计优化得到了满足需求的电子束偏转控制参数与结构。试验验证表明该结构下的电子束传输轨迹可控,建立的30 kV电子束偏转系统满足要求。 展开更多

关键词 电子束传输 CST仿真 偏转装置优化

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静磁场下电子束运动行为仿真

6

作者 田智睿 付维达 +8 位作者 郝龙 张小新 蒋丹青 胡涛 陈超越 余建波 谭毅 任忠鸣 无 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2343-2355,共13页

电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿... 电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿真软件对静磁场下电子与电子束在不同外加磁场强度、发射角、扫描角及发射距离参数下的运动行为进行建模与仿真分析。结果表明:磁场下电子束与单电子的运动行为相似;在一定外加磁场下实现电子束熔炼需满足一定的临界发射角和扫描角条件,如在背景磁场为0.15 T时,发射角需小于35°,且当发射角为0°时,扫描角介于−3.5°~+3.5°之间;磁场越强,电子(束)偏转越剧烈,其临界条件范围越窄;磁场对电子(束)具有筛选、聚焦及约束作用,在满足临界发射角和扫描角条件下任意发射距离的电子(束)均能进入坩埚。本研究可为磁场辅助电子束熔炼及其他相关技术的开发提供指导。 展开更多

关键词 电子束熔炼 磁场 带电粒子运动 数值模拟

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金属镥定向凝固过程中杂质分布的理论研究

7

作者 纪凡 何荧 +1 位作者 向金秋 罗立平 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期388-393,共6页

高纯镥作为稀土金属,有着重要研究价值。文章通过理论计算分析了真空电子束熔炼和定向凝固下镥锭中杂质Fe和Al的分布,研究了蒸发和分凝效应耦合作用下金属镥的提纯效果以及影响机制。结果表明,电子束定向凝固金属镥过程中,虽然杂质Al的... 高纯镥作为稀土金属,有着重要研究价值。文章通过理论计算分析了真空电子束熔炼和定向凝固下镥锭中杂质Fe和Al的分布,研究了蒸发和分凝效应耦合作用下金属镥的提纯效果以及影响机制。结果表明,电子束定向凝固金属镥过程中,虽然杂质Al的饱和蒸气压大于Fe杂质的饱和蒸气压,但Fe杂质蒸发传质系数大于杂质Al。金属镥中杂质Fe和Al分布不仅受固液界面分凝的控制,还受气液界面蒸发的控制,金属镥锭高度60%以下区域的Fe含量由4.836×10^(−3)降低到了6.2×10^(−5),Al含量由7.75×10^(−4)降低到了3.3×10^(−8),有着较好的提纯效果。熔炼温度和凝固速率是影响电子束定向凝固镥金属过程中杂质分布的两个重要参数。一个纯度较高且分布均匀的镥金属锭可以通过合理控制熔体温度和凝固速率来获得。 展开更多

关键词 真空熔炼 定向凝固 金属镥 蒸发 分凝

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电子束熔炼Inconel 740合金不同热处理状态下的组织演变与显微硬度 被引量：9

8

作者 谭毅 廖娇 +5 位作者 李佳艳 石爽 王清 游小刚 李鹏廷 姜辛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期19-24,共6页

利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点。结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右。标准热处理后的组织... 利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点。结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右。标准热处理后的组织主要为奥氏体,并有大量孪晶,晶界上碳化物M23C6呈连续分布,同时也有G相和η相析出。晶内析出大量球形、尺寸大小约为30nm的强化相γ′。电子束熔炼制备的Inconel 740合金在标准热处理状态下的显微硬度明显高于传统方法制备的同种合金,约高120HV0.1。 展开更多

关键词 电子束熔炼 INCONEL 740合金 组织 显微硬度

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电子束技术在高温合金中的应用 被引量：12

9

作者 谭毅 游小刚 +1 位作者 李佳艳 石爽 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期101-112,共12页

作为近年发展起来的先进加工技术,电子束技术具有高能量密度、高真空度、可实现精确控制等优点,其在高温合金中的应用已受到广泛关注。本文对电子束技术在高温合金的制备以及加工领域的研究与应用进行了综述,包括高温合金的电子束成型... 作为近年发展起来的先进加工技术,电子束技术具有高能量密度、高真空度、可实现精确控制等优点,其在高温合金中的应用已受到广泛关注。本文对电子束技术在高温合金的制备以及加工领域的研究与应用进行了综述,包括高温合金的电子束成型制造、高温合金的电子束精炼、电子束焊接、表面改性以及高温合金的电子束物理气相沉积,指出了目前电子束技术面临的挑战,并对电子束技术在高温合金领域的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 电子束技术 高温合金 合金熔炼 焊接 表面改性

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电子束冷床熔炼参数对熔池表面温度的影响 被引量：10

10

作者 韩明臣 周义刚 +4 位作者 赵铁夫 张英明 周廉 Reiter G. Flinspach J. 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期55-59,共5页

使用M9100图像高温仪精确测定了TC4合金电子束冷床熔炼时坩埚和冷床熔池表面的温度。结果表明,结果表明,熔炼工艺参数如熔化速度、熔炼功率、电子束扫描方式和扫描频率都会对熔池表面温度产生剧烈影响。

关键词 电子束冷床熔炼 钛合金TC4 熔池表面温度 熔炼参数

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新型电子束熔炼炉的研制 被引量：10

11

作者 尹中荣 马元 +5 位作者 郑杰 康志君 谷洪刚 王钺 王秦 李泉旺 《真空》 CAS 北大核心 2003年第6期44-47,共4页

本文介绍了新型电子束熔炼炉技术参数、结构、性能及其特点。

关键词 电子束熔炼炉 金属冶炼 材料学 真空系统 自动控制系统

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电子束技术在冶金精炼领域中的研究现状和发展趋势 被引量：25

12

作者 谭毅 石爽 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期92-100,共9页

电子束技术具有高能量密度、高真空度的优点,并且能够实现精确控制,成为目前熔炼提纯太阳能级多晶硅、精炼高熔点金属及其合金以及制备高纯特殊钢和超洁净钢的有效手段。本文在阐述电子束熔炼原理的基础上,着重对电子束技术在几种高纯... 电子束技术具有高能量密度、高真空度的优点,并且能够实现精确控制,成为目前熔炼提纯太阳能级多晶硅、精炼高熔点金属及其合金以及制备高纯特殊钢和超洁净钢的有效手段。本文在阐述电子束熔炼原理的基础上,着重对电子束技术在几种高纯材料与合金精炼中的研究与应用现状进行了综述,指出了目前存在的问题,并对电子束技术下一阶段的研究重点和发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 电子束技术 冶金 精炼 提纯

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电子束熔炼制备太阳能级多晶硅的研究现状与发展趋势 被引量：5

13

作者 谭毅 石爽 姜大川 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期785-792,共8页

电子束熔炼具有高能量密度、高真空度等优点,能够有效地去除硅中的挥发性杂质,使其在制备太阳能级多晶硅材料方面具有巨大的优势和广阔的应用前景,目前已经实现了产业化应用,成为冶金法制备太阳能级硅材料的关键环节之一。本文在阐述挥... 电子束熔炼具有高能量密度、高真空度等优点,能够有效地去除硅中的挥发性杂质,使其在制备太阳能级多晶硅材料方面具有巨大的优势和广阔的应用前景,目前已经实现了产业化应用,成为冶金法制备太阳能级硅材料的关键环节之一。本文在阐述挥发性杂质去除的热力学原理的基础上,对其去除效果和去除机制进行了总结。同时,针对电子束熔炼技术目前存在的问题,结合作者在这些方面的探索,从数值模拟、节能型熔炼方式以及与定向凝固技术的耦合等角度对现阶段的研究重点进行了综述,并对其未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 电子束熔炼 多晶硅 挥发性杂质 综述

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强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-25Si微观组织和耐蚀性的影响 被引量：3

14

作者 郝仪 高波 +4 位作者 涂赣峰 李世伟 郝胜智 李旻才 董闯 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期886-890,共5页

用强流脉冲电子束处理过共晶铝硅合金表面,并对Al-25Si合金微观组织形貌、物相及耐蚀性进行分析和测试。结果表明,强流脉冲电子束处理在合金表面诱发的快速熔凝过程实现了铝硅合金表层晶粒细化,粗大初生硅颗粒熔化,硅元素固溶到铝基体中... 用强流脉冲电子束处理过共晶铝硅合金表面,并对Al-25Si合金微观组织形貌、物相及耐蚀性进行分析和测试。结果表明,强流脉冲电子束处理在合金表面诱发的快速熔凝过程实现了铝硅合金表层晶粒细化,粗大初生硅颗粒熔化,硅元素固溶到铝基体中,合金表面成分趋于均匀化分布。截面组织分析指出重熔层(8-9μm)与基体之间有明显界限,致密度提高。24 h盐浸失重法测试中,A1-25Si合金经强流脉冲电子束处理后腐蚀失重减小0.008 g,腐蚀速度降低12.1%,耐蚀性能提高。 展开更多

关键词 强流脉冲电了束 Al—25Si 微观组织 耐蚀性

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球差对电子束轰击炉电子光学系统磁聚焦的影响研究 被引量：2

15

作者 刘春东 张东辉 +1 位作者 梁建明 朱春华 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期802-804,共3页

对电子束轰击炉电子光学系统磁聚焦过程中产生的球差进行了研究。分析了有限放大倍数下磁透镜产生的球差系数。根据两个磁透镜各自的球差系数建立了双聚焦系统球差系数的数学模型。为减小球差对双聚焦系统聚焦效果的影响提供理论依据。

关键词 有限放大倍数 双聚焦系统 球差系数 磁透镜

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大型太阳能级多晶硅提纯用真空电子束熔炼炉的研制 被引量：8

16

作者 张延宾 孙照富 尹中荣 《真空》 CAS 2014年第4期22-25,共4页

介绍了真空电子束熔炼炉提纯原理、主要技术参数、设备结构及特点。该设备是冶金法制备太阳能级多晶硅技术中的关键设备,已应用到了国内多家单位工业化生产中,每炉产量为750 kg,单台设备每天产量为2250 kg,通过检测,硅料中磷的含量由6 ... 介绍了真空电子束熔炼炉提纯原理、主要技术参数、设备结构及特点。该设备是冶金法制备太阳能级多晶硅技术中的关键设备,已应用到了国内多家单位工业化生产中,每炉产量为750 kg,单台设备每天产量为2250 kg,通过检测,硅料中磷的含量由6 ppm降到了≤0.1 ppm,达到了太阳能级多晶硅对磷含量的要求。 展开更多

关键词 冶金法 太阳能级多晶硅 真空 电子束熔炼炉

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硫酸氢铵焙烧高钛渣的溶出动力学研究 被引量：5

17

作者 隋丽丽 翟玉春 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第18期137-140,共4页

通过单因素实验,研究了溶出温度、液固比、搅拌强度和溶出时间对二氧化钛溶出率的影响。结果表明溶出实验的最佳条件为:液固比5∶1,溶出温度70℃,搅拌强度500r/min,溶出时间50min。按照最佳条件进行验证性实验,溶出率可达84%。并对硫酸... 通过单因素实验,研究了溶出温度、液固比、搅拌强度和溶出时间对二氧化钛溶出率的影响。结果表明溶出实验的最佳条件为:液固比5∶1,溶出温度70℃,搅拌强度500r/min,溶出时间50min。按照最佳条件进行验证性实验,溶出率可达84%。并对硫酸氢铵焙烧高钛渣的溶出动力学进行了系统的研究,结果表明:焙烧产物的溶出过程受通过固体产物层的内扩散控制,并由阿伦尼乌斯方程得到反应的表观活化能为26.59kJ/mol。 展开更多

关键词 硫酸氢铵 高钛渣 溶出动力学

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电子束熔炼技术及发展趋势浅析 被引量：10

18

作者 刘春东 张东辉 +1 位作者 马轶群 李辉 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2008年第4期67-68,71,共3页

对电子束的产生和形成进行了系统地研究,通过分析电子束轰击炉电子枪的工作原理和结构,总结出了电子束熔炼技术的特点.

关键词 电子束熔炼 聚焦线圈 轰击炉

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电子束熔炼炉连铸系统设计 被引量：8

19

作者 张志平 《真空》 CAS 2019年第4期40-43,共4页

电子束熔炼是一种优异的真空冶金技术。设计的目的是研制一种用于难熔金属熔炼的电子束熔炼炉连铸系统。本文描述了电子束熔炼炉连铸系统总体设计和详细结构设计,在设计中采用水平送料方式实现多根棒料的供给;旋转下降的拖锭机构实现铸... 电子束熔炼是一种优异的真空冶金技术。设计的目的是研制一种用于难熔金属熔炼的电子束熔炼炉连铸系统。本文描述了电子束熔炼炉连铸系统总体设计和详细结构设计,在设计中采用水平送料方式实现多根棒料的供给;旋转下降的拖锭机构实现铸锭向下成形;下进下出冷却方式的坩埚实现铸锭凝固。最终得到的电子束熔炼炉连铸系统各项指标均满足设计要求,并进行了初步的熔铸实验。 展开更多

关键词 电子束 电子束熔炼 连铸系统

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电子束熔炼Mo合金提纯效果分析 被引量：4

20

作者 殷涛 李中奎 +1 位作者 胡忠武 郭林江 《装备制造技术》 2013年第1期10-11,37,共3页

主要讨论和对比了不同电子束精炼方式对Mo合金提纯效果的影响。实验结果表明,垂熔烧结棒经电子束悬浮区域熔炼后,其杂质元素总和不大于150ug/g,而两次电子束熔炼原料棒经电子束悬浮区域熔炼后,其杂质元素总合不大于50ug/g。

关键词 MO合金 电子束熔炼 电子束悬浮区域熔炼

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