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热处理对Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复合材料组织演变和力学性能的影响
1
作者 任玉艳 张鑫 +3 位作者 马鸣檀 刘桐宇 李英民 刘伟华 《铸造》 CAS 北大核心 2022年第5期598-603,共6页
研究了原位自生Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复合材料的组织和性能,但形成的Mg_(2)Si初生相组织粗大,呈尖角状,降低了材料的力学性能,故采用了热处理方法改善其组织和性能。试验结果表明,热处理可以改善Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复... 研究了原位自生Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复合材料的组织和性能,但形成的Mg_(2)Si初生相组织粗大,呈尖角状,降低了材料的力学性能,故采用了热处理方法改善其组织和性能。试验结果表明,热处理可以改善Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复合材料的微观组织和力学性能,当固溶温度为(545±5)℃,保温时间为12 h,时效温度为(175±5)℃,保温时间为7 h时,Mg_(2)Si初生相组织较细小、圆润、分布均匀,此时的力学性能也最佳,抗拉强度为210.7 MPa,伸长率3.83%,硬度为HB134.2。 展开更多
关键词 Al-25wt.%Mg_(2)Si-1.0wt.%La复合材料 热处理 微观组织 力学性能
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数值模拟在单晶高温合金熔模铸造中的应用 被引量：2
2
作者 孟祥斌 邹明科 +2 位作者 张朝威 周宝玲 李金国 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期180-189,共10页
由于单晶高温合金消除了晶界这一高温薄弱结构,已成为航空发动机首选的热端部件材料。为了满足航空发动机对推重比和涡轮燃气温度的更高需求,新型单晶高温合金中添加了越来越多的Re、Ru等难熔元素,致使单晶制备过程中缺陷形成倾向显著提... 由于单晶高温合金消除了晶界这一高温薄弱结构,已成为航空发动机首选的热端部件材料。为了满足航空发动机对推重比和涡轮燃气温度的更高需求,新型单晶高温合金中添加了越来越多的Re、Ru等难熔元素,致使单晶制备过程中缺陷形成倾向显著提高,研制周期和研制成本明显增加,严重限制了单晶高温合金的产业化应用。近年来,随着计算方法和熔模铸造技术的发展,数值模拟在单晶高温合金制备领域中得到了越来越广泛的应用,已成为减少单晶铸造缺陷,获得高质量单晶铸件的重要手段。以商用铸造模拟软件Procast为例,对单晶高温合金定向凝固过程的温度场分布和组织演化进行了分析,综述了数值模拟在单晶熔模铸造研究中的应用现状。首先,介绍了数值模拟中的前处理过程,即几何建模、网格划分等,强调了前处理过程的注意事项。随后,根据已有文献,分析了数值模拟技术在研究温度场和晶粒组织演化过程的作用。最后,指出数值模拟技术在单晶高温合金熔模铸造领域进一步发展需要解决的问题。 展开更多
关键词 数值模拟 单晶高温合金 熔模铸造 铸造软件 PROCAST
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Pt丝对单晶高温合金叶片表层时效组织的影响
3
作者 姜卫国 董琳 +2 位作者 李凯文 胡玉昆 张珊珊 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期108-117,共10页
采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及差示扫描量热仪(DSC)研究了定位Pt丝对单晶高温合金空心叶片表层铸态组织、凝固特性及时效组织的影响。结果表明:定向凝固过程中,Pt丝被熔化在高温合金熔体中并导致芯撑处合金凝固偏... 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及差示扫描量热仪(DSC)研究了定位Pt丝对单晶高温合金空心叶片表层铸态组织、凝固特性及时效组织的影响。结果表明:定向凝固过程中,Pt丝被熔化在高温合金熔体中并导致芯撑处合金凝固偏析倾向增大。在1100℃不同时间的时效处理过程中,芯撑处有再结晶形成,时效时间超过500 h后,芯撑处γ′筏化严重,且有拓扑密堆积相(TCP相)析出。定向凝固过程中叶片与模壳之间非均衡收缩及模壳清理过程导致了芯撑变形并诱导时效过程中再结晶产生;长期时效时芯撑合金中富集的Pt导致其基体组织中W、Re等富集,促进了TCP相的析出,对应芯撑位置的叶片表层合金中Pt含量较低,无TCP相形成。 展开更多
关键词 单晶高温合金 Pt丝 时效 再结晶 TCP相
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单晶高温合金超薄铸件雀斑形成机制
4
作者 姜卫国 张珊珊 +3 位作者 董琳 李凯文 胡玉坤 孟祥斌 《铸造》 CAS 2024年第10期1359-1366,共8页
采用定向凝固工艺,在不同抽拉速率条件下,制备了厚度0.6 mm不同结构单晶高温合金薄板铸件。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线三维成像(XCT)观察了铸件宏观组织及枝晶形貌,采用ProCAST软件模拟了铸件定向凝固过程。结果表明:抽... 采用定向凝固工艺,在不同抽拉速率条件下,制备了厚度0.6 mm不同结构单晶高温合金薄板铸件。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线三维成像(XCT)观察了铸件宏观组织及枝晶形貌,采用ProCAST软件模拟了铸件定向凝固过程。结果表明:抽拉速率为1 mm/min时,糊状区从凝固炉中心位置向炉壁方向倾斜,中心位置先凝固,炉壁方向后凝固,后凝固枝晶间的液体对先凝固枝晶间进行补缩,先凝固枝晶受径向补缩流动或其引起的热溶质对流冲击导致枝晶断裂,破碎枝晶在先凝固区域长大形成倾斜枝晶或雀斑缺陷;抽拉速率为6 mm/min时,糊状区虽然从中心位置向炉壁方向倾斜,但枝晶间径向补缩流动被发达二次枝晶阻挡,流动冲击较弱,只有极个别枝晶倾斜,无雀斑形成。 展开更多
关键词 单晶高温合金 定向凝固 枝晶形态 雀斑 补缩流动
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单晶高温合金定向凝固雀斑形成倾向液相密度差判据 被引量：1
5
作者 姜卫国 韩东宇 +3 位作者 董琳 李相伟 李凯文 李强 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1113-1121,共9页
提出并采用合金熔体与枝晶间液体在液相线温度的密度差值用于预测单晶雀斑形成倾向。采用高速凝固工艺(HRS)及籽晶法制备一次枝晶取向为[001]的单晶高温合金试棒,统计了不同合金的雀斑平均总长度及一次枝晶间距,测量了不同合金的凝固温... 提出并采用合金熔体与枝晶间液体在液相线温度的密度差值用于预测单晶雀斑形成倾向。采用高速凝固工艺(HRS)及籽晶法制备一次枝晶取向为[001]的单晶高温合金试棒,统计了不同合金的雀斑平均总长度及一次枝晶间距,测量了不同合金的凝固温度区间及枝晶间区域成分,利用JMatPro软件计算母合金成分与枝晶间区域成分随温度变化的密度值。结果表明:不同成分单晶高温合金一次枝晶间距及合金凝固区间差别较大,一次枝晶间距与凝固温度范围与雀斑形成倾向不呈现线性关系;合金熔体(成分与母合金成分相同)与枝晶间液体(成分与枝晶间区域成分相同)在液相线温度的密度差与雀斑形成倾向呈较好的线性关系,采用该液相密度差值可以预判雀斑形成倾向大小。 展开更多
关键词 单晶高温合金 定向凝固 雀斑形成倾向 密度差
原文传递
微量氮对DD33单晶高温合金雀斑形成倾向的影响
6
作者 姜卫国 韩东宇 +5 位作者 李相伟 董琳 李凯文 肖久寒 卢玉章 李强 《铸造》 CAS 北大核心 2023年第4期375-381,共7页
通过扫描电镜、能谱及差示扫描量热仪等手段研究了不同氮含量(0.0002%与0.005%)对DD33单晶高温合金中雀斑缺陷的影响。利用ProCAST与JMatPro分别模拟了铸件糊状区的形状与熔体流体粘度。结果表明:随氮含量的提高,合金凝固温度区间减小,... 通过扫描电镜、能谱及差示扫描量热仪等手段研究了不同氮含量(0.0002%与0.005%)对DD33单晶高温合金中雀斑缺陷的影响。利用ProCAST与JMatPro分别模拟了铸件糊状区的形状与熔体流体粘度。结果表明:随氮含量的提高,合金凝固温度区间减小,枝晶间共晶体积分数减少,一次枝晶间距及糊状区流体粘度增大;粘度增加使糊状区热溶质对流强度及枝晶间液体径向补缩流动变弱,最终导致定向凝固过程中雀斑形成倾向降低。 展开更多
关键词 单晶高温合金 显微孔洞 糊状区 粘度 雀斑缺陷
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单晶高温合金定向凝固过程中石英玻璃柱型芯的蠕变行为
7
作者 姜卫国 韩东宇 +6 位作者 董琳 李凯文 赵德彪 王瑞春 任玉艳 李强 李延昭 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期57-64,共8页
利用悬挂法研究不同直径石英玻璃柱型芯在单晶高温合金定向凝固过程中的蠕变变形特征。采用扫描电镜(SEM)观察蠕变型芯表面及径向组织,利用能谱(EDS)分析蠕变型芯表面产物成分,使用XRD方法确定其表面反应产物。结果表明:随定向凝固时间... 利用悬挂法研究不同直径石英玻璃柱型芯在单晶高温合金定向凝固过程中的蠕变变形特征。采用扫描电镜(SEM)观察蠕变型芯表面及径向组织,利用能谱(EDS)分析蠕变型芯表面产物成分,使用XRD方法确定其表面反应产物。结果表明:随定向凝固时间的延长,玻璃柱型芯蠕变变形量增加;随型芯直径增大,蠕变变形量降低;蠕变时间60 min、直径0.5 mm的石英柱变形最严重,平均变形量为30 mm、直径2.0 mm的石英玻璃柱最轻,平均变形量只有24 mm;高温与高真空环境下,定向炉内的C颗粒粉末及合金中挥发的Al会沉积到石英玻璃柱型芯表面,玻璃柱型芯表面与C及Al发生界面反应并形成表层疏松组织层,反应产物所占型芯体积分数导致了不同直径石英玻璃柱型芯的蠕变量不同,随反应产物体积分数的增加,玻璃柱型芯蠕变变形量线性增大。 展开更多
关键词 定向凝固 石英玻璃柱型芯 高温蠕变 单晶高温合金
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定向凝固大模组螺旋选晶器温度场演化和晶粒生长 被引量：2
8
作者 张朝威 孟祥斌 +11 位作者 李金国 刘雅咏 姚刚 黄瀚川 向位 刘纪德 梁静静 赵乃仁 邹明科 王猛 姜卫国 李强 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2023年第1期7-11,共5页
针对高速凝固法(HRS法)定向凝固设备的现有问题,集成了中心加热系统和底部水冷散热系统,在原有HRS单晶炉基础上改进了加热冷却方式,设计了一种新型高效的大模组单晶叶片生长设备。通过商业建模软件UG和有限元模拟软件ProCAST,对新型单... 针对高速凝固法(HRS法)定向凝固设备的现有问题,集成了中心加热系统和底部水冷散热系统,在原有HRS单晶炉基础上改进了加热冷却方式,设计了一种新型高效的大模组单晶叶片生长设备。通过商业建模软件UG和有限元模拟软件ProCAST,对新型单晶炉在定向凝固过程中,螺旋选晶器的温度场演化过程和晶粒生长行为进行了研究。结果表明,新设备显著提高了固液界面前沿的温度梯度及其稳定性,有效解决了单晶铸件生长过程中的阴影效应问题,减少了单晶叶片的铸造缺陷,提高了单晶品质和叶片合格率。 展开更多
关键词 大模组 螺旋选晶器 温度场演化 晶粒生长
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氧化铝坩埚与高温合金的界面反应机制 被引量：4
9
作者 姜卫国 郭万军 +6 位作者 董琳 刘飞扬 李延昭 李强 谢冬柏 王瑞春 任玉艳 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2023年第3期308-313,共6页
研究了真空感应熔炼过程中氧化铝坩埚与高温合金的界面反应过程。结果表明,高温合金熔炼过程中,合金中的Cr、Al等元素与坩埚内壁中的SiO_(2)反应生成Si及Cr_(2)O_(3),生成的Si进入到熔体中形成Al_(4)Si、Cr_(3)Ni_(2)Si等硅化物,在高温... 研究了真空感应熔炼过程中氧化铝坩埚与高温合金的界面反应过程。结果表明,高温合金熔炼过程中,合金中的Cr、Al等元素与坩埚内壁中的SiO_(2)反应生成Si及Cr_(2)O_(3),生成的Si进入到熔体中形成Al_(4)Si、Cr_(3)Ni_(2)Si等硅化物,在高温真空环境下挥发并在熔体液面以上的坩埚壁上形成沉积层;生成的Cr_(2)O_(3)与熔体液面以下坩埚壁中的Al_(2)O_(3)反应生成粉红色的Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体反应层,反应层厚度随坩埚内熔体深度的增加而增大。随坩埚使用次数的增加,合金熔体表面浮渣明显增多。 展开更多
关键词 真空感应熔炼 高温合金 氧化铝坩埚 界面反应
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