資源描述：
《連續(xù)定向凝固技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、金屬凝固理論文獻(xiàn)閱讀報(bào)告連續(xù)定向凝固技術(shù)研究姓名：左錦榮學(xué)號(hào)：s20111912班級(jí)：國(guó)重2011碩連續(xù)定向凝固技術(shù)研究左錦榮北京科技大學(xué)新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100083摘要針對(duì)日趨活躍的金屬定向凝固技術(shù),闡述定向凝固技術(shù)的基本原理,以及其特點(diǎn)。簡(jiǎn)要說(shuō)明了金屬定向凝固技術(shù)的應(yīng)用。介紹了目前金屬定向凝固技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,存在的問(wèn)題及未來(lái)的前景。關(guān)鍵詞金屬；定向凝固；基本原理；技術(shù)特點(diǎn)；應(yīng)用分類號(hào)TD123ContinuousUnidirectionalSolidificationTechnologyZuojinrongA
2、MM,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,ChinaABSTRACTDirectionalsolidificationtechnologyofmetalhasbecomencreasinglyactive.Itsbasicprincipleandcharacteristicsaredescribed.Itsapplicationsarealsooverviewed.Thedevelopmentstateathomeandabroad,problemsandfut
3、ureprospectsofdirectionalsolidificationaresummarized.KEYWORDSMetal；directionalsolidification；basicprinciple；technicalcharacteristic；application緒論：金屬的凝固，從傳熱學(xué)的角度是液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程；從物理化學(xué)、金屬學(xué)的觀點(diǎn)就是結(jié)晶，即：形核和生長(zhǎng)。形核過(guò)程對(duì)金屬材料晶粒的大小起著至關(guān)重要的作用；晶體生長(zhǎng)關(guān)系到凝固后微觀組織的形態(tài)，由于組成金屬材料的晶體形態(tài)與金屬材料的性質(zhì)有關(guān)，如何控制晶
4、體生長(zhǎng)已成為控制金屬材料性能的重要手段。凝固組織的控制包括兩方面的內(nèi)容：(l)凝固組織形態(tài)的選擇(2)控制凝固組織的尺寸、間距。材料的使用性能是由其組織形態(tài)來(lái)決定的。因此，包括調(diào)整成分在內(nèi)，人們通過(guò)控制材料的制備過(guò)程以獲得理想的組織從而使材料具有所希望的使用性能，控制凝固過(guò)程己成為提高傳統(tǒng)材料的性能和開(kāi)發(fā)新材料的重要途徑。定向凝固技術(shù)由于能得到一些具有特殊取向的組織和優(yōu)異性能的材料，因而自它誕生以來(lái)得到了迅速的發(fā)展。同時(shí)，由于定向凝固技術(shù)的出現(xiàn)，也為凝固理論的研究和發(fā)展提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，因?yàn)樵诙ㄏ蚰踢^(guò)程中溫度梯度和凝固速率這兩個(gè)重要
5、的凝固參數(shù)能夠獨(dú)立變化，從而可以分別研究它們對(duì)凝固過(guò)程的影響。此外，定向凝固組織非常規(guī)則，便于準(zhǔn)確測(cè)量其形態(tài)和尺度特征。定向凝固技術(shù)是控制晶體生長(zhǎng)、研究晶體生長(zhǎng)行為最有效的方法，實(shí)現(xiàn)定向凝固的總原則為金屬熔體中的熱量嚴(yán)格的按單一方向?qū)С?，使金屬或合金按柱狀晶或單晶的方式生長(zhǎng)。金屬熔體在凝固過(guò)程中，為了達(dá)到單一方向生長(zhǎng)為柱狀晶的目的，除滿足上述總原則外，還必須滿足以下兩個(gè)條件：一是凝固過(guò)程中固液界面保持為平面，在界面前沿保持足夠高的溫度梯度，并且使此溫度梯度與柱狀晶生長(zhǎng)速度的比值足夠大；二是未凝固的液體有足夠的過(guò)熱度，避免型壁形核，防
6、止型壁上形成的晶體脫落形成等軸晶的核心。1.傳統(tǒng)的定向凝固技術(shù)1.1發(fā)熱劑法(EP法)這是最原始的定向凝固方法，金屬熔體內(nèi)的溫度梯度小，單向傳熱不易保證，凝固一旦開(kāi)始就無(wú)法對(duì)凝固過(guò)程進(jìn)行控制。其具體工藝為將熔化好的金屬液澆入一側(cè)壁絕熱，底部冷卻，頂部覆蓋發(fā)熱劑的鑄型中，在金屬液和已凝固金屬中建立起一個(gè)自上而下的溫度梯度，使鑄件自上而下進(jìn)行凝固，實(shí)現(xiàn)單向凝固。這種方法由于所能獲得的溫度梯度不大，并且很難控制，致使凝固組織粗大，鑄件性能差，因此，該法不適于大型、優(yōu)質(zhì)鑄件的生產(chǎn)。但其工藝簡(jiǎn)單、成本低，可用于制造小批量零件。圖1發(fā)熱劑法定向
7、凝固示意圖1.2.功率降低法(PD法)功率降低法發(fā)展于加世紀(jì)60年代，其原理如圖2所示。保溫爐分段加熱，當(dāng)熔融的金屬液置于保溫爐內(nèi)后，在從底部對(duì)鑄件冷卻的同時(shí)，自下而上順序關(guān)閉加熱器，金屬則自下而上逐漸凝固，從而在鑄件中實(shí)現(xiàn)定向凝固。通過(guò)選擇合適加熱器件，可以獲得較大的冷卻速度，這種方法在凝固過(guò)程中溫度梯度是逐漸減小的，致使所能允許獲得的柱狀晶區(qū)較短，柱狀晶在高度上的粗化比較嚴(yán)重，組織不夠理想。加之設(shè)備相對(duì)復(fù)雜不易控制，能耗大，限制了該方法的應(yīng)用。圖2功率降低法定向凝固原理1.3快速凝固法(HRS)HRS法，即“HighRateso
8、lidificatfon’’，又稱鑄型移動(dòng)法，如圖3所示。為了改善功率降低法在加熱器關(guān)閉后，冷卻速度慢的缺點(diǎn)，在Bridgman晶體生長(zhǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成了一種新的定向凝固技術(shù)，即快速凝固法。由于加熱與冷卻裝置之間用隔熱板隔開(kāi)，固液界
