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冷却速度对GH4169合金凝固过程微观偏析及糊状区稳定性的影响
  • ISSN号:1004-0609
  • 期刊名称:中国有色金属学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TG111.4[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50974144)
  • 相关项目:GH4169合金钢锭凝固过程黑斑缺陷的形成机理及控制准则研究
中文摘要:

通过不同冷却速度下的凝固重熔试验,结合SEM微观分析及电子探针成分分析,研究GH4169合金凝固过程微观偏析的演化规律,分析凝固前沿液相区的密度变化规律,并提出基于相对Rayleigh数的凝固前沿糊状区的稳定性判据。结果表明:冷却速度低于0.05℃/s时,液相中的Nb含量随出炉温度的下降很快升高到一个较高值,在较低温度出炉冷却时,Nb含量迅速升高到14%以上,可达合金名义成分中Nb元素含量的3倍;提高冷却速度至0.1℃/s,高温出炉时,Nb含量升高很慢,当出炉温度低于1310℃时, Nb含量迅速升高到10%以上;进一步提高冷却速度,残余液相中Nb元素含量变化不大,与合金的名义成分接近。当冷却速度较高时(大于0.1℃/s), GH4169合金凝固过程凝固前沿糊状区的稳定性较好,相对Rayleigh数较低;而当冷却速度较低时,即低于0.02℃/s时,凝固前沿糊状区稳定性判据R v值比较高,而且在1330℃附近出炉冷却时,存在一个峰值区,最大峰值接近7.5×10-13。说明当凝固过程冷却速度较低时,元素的微观偏析使得GH4169合金凝固前沿糊状区的稳定性降低,可能导致微观偏析向宏观偏析转变。

英文摘要:

The microsegregation behaviors of GH4169 alloy during its solidification process were investigated by remelting tests, SEM and EMPA analysis. Furthermore, the density variation for the solidification front of this alloy was analyzed and a stability criterion based on relative Rayleigh number model was put forward. The results show that, when the cooling rate is lower than 0.05 ℃/s, Nb content in the residual liquid phase increases with decreasing the pouring temperature, it can reach 14%, three times of the designed Nb content for this alloy. When the cooling rate increases to 0.1 ℃/s and the pouring temperature is lower than 1 310 ℃, Nb content in the residual liquid phase reaches 10%promptly, while when the pouring temperature is higher than 1 310 ℃, Nb content in the residual liquid phase varies slowly. With the increase of cooling rate during the solidification process, Nb content in the residual liquid phase can decrease to the designed value gradually. At the same time, a heavier microsegregation of Nb element may occur at lower cooling rate in the mush zone for GH4169 during its solidifying process, resulting in the bigger relative Rayleigh number and the worse stability of mush zone, which may increase the probability of freckle formation.

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期刊信息
  • 《中国有色金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南省长沙市中南大学内
  • 邮编:410083
  • 邮箱:f-ysxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88876765 88877197
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-0609
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1238/TG
  • 邮发代号:42-218
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:33974