定向凝固技術(shù)與理論的進(jìn)展

1、1定向凝固技術(shù)與理論的進(jìn)展定向凝固技術(shù)與理論的進(jìn)展 主要內(nèi)容定向凝固技術(shù)的應(yīng)用定向凝固技術(shù)的研究歷程定向凝固技術(shù)的新進(jìn)展定向凝固技術(shù)的比較和分析定向凝固理論研究的進(jìn)展2定向凝固技術(shù)的應(yīng)用定向凝固技術(shù)的應(yīng)用 消除橫向晶界消除橫向晶界 控制晶體生長(zhǎng)方向控制晶體生長(zhǎng)方向 控制第二相的形狀、大小和分布控制第二相的形狀、大小和分布 凝固理論研究的有力工具凝固理論研究的有力工具3（一）發(fā)熱劑法（一）發(fā)熱劑法定向凝固技術(shù)研究歷程定向凝固技術(shù)研究歷程發(fā)熱劑發(fā)熱劑金屬熔體金屬熔體固液界面固液界面結(jié)晶器結(jié)晶器鑄錠鑄錠水冷銅盤(pán)水冷銅盤(pán)冷卻水冷卻水4（二）功率降低法（二）功率降低法加熱器受熱體陶瓷模金屬液水冷銅底冷卻

2、水5（三）快速凝固法（三）快速凝固法678（五）流態(tài)床冷卻法（五）流態(tài)床冷卻法定向凝固技術(shù)發(fā)展展望溫度梯度進(jìn)一步提高溫度梯度進(jìn)一步提高適合于不同材料的定向凝固技術(shù)適合于不同材料的定向凝固技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合技術(shù)9液態(tài)金屬冷卻法液態(tài)金屬冷卻法（一）區(qū)域重熔（一）區(qū)域重熔高梯度和超高梯度定向凝固方面高梯度和超高梯度定向凝固方面試樣熔區(qū)加熱體隔熱板陶瓷管冷卻劑水浴器抽拉桿10（二）激光超高溫度梯度快速定向凝固11（三）氣冷快速定向凝固1213不同定向凝固技術(shù)的不同定向凝固技術(shù)的G/R/TG/R/T比較比較1415LSTLMTSM生長(zhǎng)方向生長(zhǎng)方向溫度溫度L/S提高溫度梯

3、度途徑分析161718特殊材料的定向凝固技術(shù)特殊材料的定向凝固技術(shù)（一）電磁約束成形定向凝固（二）軟接觸電磁約束成形定向凝固（二）軟接觸電磁約束成形定向凝固1 固態(tài)料棒固態(tài)料棒 2 磁模磁模3 絕熱層絕熱層 4 上加熱線圈上加熱線圈 5 保溫層保溫層 6 約束成形熔體約束成形熔體 7 下加熱成形線圈下加熱成形線圈8 磁化套磁化套 9 凝固的金屬凝固的金屬 10 水冷銅盤(pán)水冷銅盤(pán) 19光加熱懸浮區(qū)熔定向凝固20三、冷坩堝軟接觸定向凝固三、冷坩堝軟接觸定向凝固212223143278956不同工藝參數(shù)下形成的30mm鈦合金圓棒的表面質(zhì)量24不同工藝下鈦合金圓棒的內(nèi)部質(zhì)量和宏觀組織25Al2O3單晶

4、定向凝固技術(shù)示意圖26Al2O3單晶27Al2O3單晶2829（五）晶向控制定向凝固技術(shù)（五）晶向控制定向凝固技術(shù)自自 自自自自L雙溫度梯度技術(shù)雙溫度梯度技術(shù)籽晶技術(shù)籽晶技術(shù)TTTTTurn 90 30定向凝固技術(shù)與其他技術(shù)復(fù)合定向凝固技術(shù)與其他技術(shù)復(fù)合 （一）金屬型離心定向凝固技術(shù)（一）金屬型離心定向凝固技術(shù)313233（二）單晶連鑄定向凝固（二）單晶連鑄定向凝固3435（三）深過(guò)冷定向凝固石英管感應(yīng)圈凈化劑熔體激發(fā)源3637 Conventional DS SDS G0 G0定向凝固理論研究的發(fā)展趨勢(shì)定向凝固理論研究的發(fā)展趨勢(shì)從單相合金和共晶合金向偏晶合金和包晶合金轉(zhuǎn)移從二元向多元合金發(fā)展

5、對(duì)流對(duì)凝固過(guò)程影響的定量描述從低溫度梯度向高溫度梯度發(fā)展相與組織的選擇定向凝固過(guò)程中晶體擇優(yōu)取向與生長(zhǎng)方向的關(guān)系定向凝固的模型化與數(shù)值模擬38平面狀胞狀胞狀枝晶樹(shù)枝狀細(xì)化胞狀平面狀 IRF（V） max(Tp(V),Tc/d(V) 39 胞晶或樹(shù)枝狀共生共晶40TiAl包晶合金相選擇圖胞晶/枝晶平界面平界面胞晶/枝晶帶狀生長(zhǎng)區(qū)ABDCFGIHLMOPQ4142 定向凝固TiAl合金宏觀(a)及微觀組織(b)(c) 4329/102/msKRG29/104/msKRG210/1056. 1/msKRGAl-InCu-Pb44包晶合金中包晶合金中 流動(dòng)對(duì)組織的影響流動(dòng)對(duì)組織的影響 (a)帶狀組織帶狀組織(b)島狀組織島狀組織(c)單一初生相單一初生相(d)共生組織共生組織(e)分散組織分散組織(f)樹(shù)狀組織樹(shù)狀組織4546V=15 mm/hV=5 mm/hFig. 3 The phase field sequences at four different pulling rates of 5mm/h, 15mm/h, 25mm/h, 95mm/h after a solidification time o