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为研究铝合金低压铸造中使用垂直缝隙式浇注系统的充型过程以及立筒与立缝尺寸变化对液体充型形态的影响,设计了透明有机玻璃模型,采用水模拟试验对其进行了研究.研究表明:在充型初期和充型后期,型腔内分别形成旋转方向相反的环流,两种环流之间的转变是通过流路外移完成的;稳定充填时,液体首先沿立筒上升一段距离,然后以一定角度和一定宽度充填进型腔;随立筒截面尺寸增大和立缝变宽变薄,液体沿立筒上升的临界高度增大.

关键词: 铝合金 , 低压铸造 , 水模拟 , 浇注系统 , 过程控制 , 充型

Al含量对Nb-Ti-C合金组织的影响

魏文庆 , 王宏伟 , 邹鹑鸣 , 魏尊杰

稀有金属材料与工程

利用真空非自耗电弧炉制备了不同Al含量的Nb-21Ti-4C (βNb-Ti)合金,研究了Al元素含量变化对Nb-21Ti-4C合金组织和晶格常数的影响.研究表明;铸态条件下合金由枝晶生长的Nb基固溶体(Nbss),碳化物((Nb,Ti)C),Nb3Al和枝晶间Nbss/MC共晶组织构成；Al元素部分固溶进入Nbss和MC中,随着Al含量增加,以Nb3Al相生长在Nbss内部.Al元素含量增加,使得Nbss枝晶先变大后变小.1100℃,24 h热处理后,Nbss内部析出针状或片状碳化物和Nb3Al,导致Nbss晶格常数增大;枝晶间碳化物内部Nbss进一步长大,Nb原子的析出和Al元素同溶含量变化导致碳化物晶格常数改变.

关键词: βNb-Ti合金 , (Nb,Ti)C , Nb3Al , 晶格常数

钛表面仿生制备Si-HA涂层的热力学分析

邹鹑鸣 , 张二林 , 毛玉红 , 曾松岩

稀有金属材料与工程

通过计算室温下含硅过饱和钙磷沉积液(SSCPS)中可能形成的各沉积相的过饱和度,对仿生制备含硅羟基磷灰石(Si-HA)的热力学条件进行了分析.结果表明:羟基磷灰石(HA)过饱和度最大;且当pH＜8时,硅不具备以偏硅酸盐形式存在的热力学条件,从而表明SSCPS具备仿生制备Si-HA涂层的热力学可能性.在SSCPS中通过浸泡,在钛表面仿生制备了Si-HA涂层,其Si含量在0.14 at%～1.14 at%,实验验证了热力学分析的正确性;还跟踪了仿生沉积过程pH值变化.

关键词: 钛 , 仿生 , 含硅羟基磷灰石 , 热力学

高压凝固对Ti-48Al合金片层组织及其力学性能影响

王宏伟 , 朱冬冬 , 邹鹑鸣 , 魏尊杰

稀有金属材料与工程

研究了高压下凝固Ti-48Al合金片层间距及其力学性能的变化.结果表明,压力下凝固时,随着凝固压力的增加扩散系数降低,从而引起片层增厚速度的降低,即片层间距的减小.在常压、2 GPa、4 GPa下凝固时,片层间距的平均值分别为495,345,227 nm.片层组织的显微硬度随着凝固压力的增加而增加.该实验为细化片层间距提供了一种新的方法.

关键词: 高压凝固 , 片层间距 , 钛铝金属间化合物

合金元素对电弧熔炼TiC/Ti-6Al-4V复合材料中TiC生长形态的影响

曹磊 , 王宏伟 , 邹鹑鸣 , 魏尊杰

稀有金属材料与工程

采用非自耗电弧熔炼制备含不同微合金元素的10vol%TiC/Ti-6Al-4V复合材料,研究不同的微量合金元素对复合材料中TiC形态的影响.结果表明,原始铸态复合材料中TiC形态主要是粗大且发达的枝晶状.而基体中加入0.3%(质量分数,下同)的Sn元素后,TiC生长被抑制,TiC形态变为细小分散的颗粒状;0.3%的Ni被加入后,增大了TiC的结晶区间,使TiC枝晶生长变得更加发达;而0.3%的Nb元素的加入,则减小了TiC的结晶区间,从而减少了初晶TiC数量,促进了共晶TiC的形成.

关键词: 钛基复合材料 , TiC , 形态 , 合金元素

Al-20Mg合金高压凝固力学性能研究

接金川 , 邹鹑鸣 , 王宏伟 , 魏尊杰

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2013.00767

将Al-20Mg合金在不同压力下凝固,采用OM,XRD以及拉伸实验对合金凝固后的物相组织及力学性能进行研究.结果表明,随着凝固压力的升高,Mg元素在Al基体中的固溶度提高,当凝固压力为2 GPa时,Al-20Mg合金转变成为过饱和固溶体,其力学性能显著提高,合金的抗拉强度提高到474.8 MPa,是常压凝固之后合金抗拉强度的8.9倍,屈服强度达到232.8 MPa,延伸率也达到11.1％.当凝固压力增加到3 GPa时,合金的屈服强度有所下降,这是由于更高压力下凝固后Mg在固溶体中的均匀分布会降低合金的力学性能.高压凝固后Al-20Mg合金的断裂机制由常压下的解理断裂转变为高压下的韧性断裂.

关键词: Al-Mg合金 , 高压凝固 , 固溶体 , 力学性能 , 断裂机制

纤维烧结多孔钛及其表面生长仿生Ca-P涂层

邹鹑鸣 , 张二林 , 曾松岩

稀有金属材料与工程

采用钛纤维烧结法制备了多孔钛,并应用混合碱-热处理对其表面进行活化处理,然后在过饱和钙磷溶液中进行表面钙磷涂覆.测试了多孔钛的压缩性能,分析了涂层的形貌、元素含量和相组成.结果表明,制备的多孔钛为三维贯通结构,孔隙度在29%～84%,孔隙尺寸为100～800 μm.当孔隙度为55%～60%时,压缩屈服强度为150～230 MPa,弹性模量为4.0～4.2 GPa,与骨组织相近.经表面钙磷涂覆处理的多孔钛在模拟体液中浸泡3天后,内外孔壁均被类骨磷灰石覆盖,表现出良好的诱导骨生长特性.

关键词: 生物材料 , 多孔钛 , 力学性能 , 钙磷涂层