颗粒增强Al—4%Mg复合材料在等轴晶凝固过程中的颗粒推挤

研究了Ｓｉｃ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２颗粒增强Ａ－４％Ｍｇ复合材料的在凝固过程中，颗粒的种类、粒度对颗粒推挤导致颗粒分布均匀的影响，提出在等轴晶凝固条件下，颗粒推挤的强烈程度由等轴晶粒和颗粒的质量比确定，理论预测与试验结果吻合良好。     

颗粒增强Al－4％Mg复合材料中显微孔隙的分析

探讨了Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等三种颗粒增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料凝固组织中显微孔隙的形成规律．结果表明：前者显微孔隙是由Ａｌ２Ｏ３颗粒加入导致熔体粘度增加、颗粒堵塞枝晶间的补缩流动通道以及颗粒与基体合金的热膨胀系数的差异三种因素所引起；第二种材料由于气孔易在ＳｉＣ颗粒表面形核，或者ＳｉＣ颗粒与基体结合较弱，使得该复合材料比前者易形成显微孔隙；第三种复合材料，是由于ＳｉＯ２颗粒与基体间发生了界面反应，一定量的Ｓｉ溶入了基体，增大了基体的凝固潜热，从而提高了基体合金凝固时的补缩流动能力，所以ＳｉＯ２ｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料的凝固组织比同样条件下Ａｌ２Ｏ３ｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ和ＳｉＣｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料致密。     

铝基复合材料中颗粒在凝固界面的行为

利用区域熔化定向凝固的方法,研究了Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３及Ａｌ－Ｓｉ／Ａｌ２Ｏ３中颗粒在凝固界面的行为,通过在Ａｌ－Ｓｉ／Ａｌ２Ｏ３中添加微量元素,实现了颗粒被描捉并在固相中均匀分布的状态,提出了基于界面能的解释模型。     

颗粒增强金属基复合材料凝固过程的计算机模拟

探讨了颗粒增强金属基复合材料凝固过程的计算机模拟中热处理性质和凝固潜热的处理方法，并用实验验证了其有效性，在此基础上，研究了颗粒的体积分数对Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯ２颗粒增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料冷却速度的影响。     

颗粒增强Al—4%Mg复合材料中显微孔隙的分析

探讨了Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等三种颗粒增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料凝固组织中显微孔隙的形成规律。结果表明：前者显微孔隙是由Ａｌ２Ｏ３颗粒加入导致熔体粘度增加、颗粒堵塞枝晶间的补缩流动通道以及颗粒与基体合金的热膨胀系数的差异三种因素所引起；第二种材料由于气孔易在ＳｉＣ颗粒表面形核，或者ＳｉＣ颗粒与基体结合较弱，使得该复合材料比前者易形成显微孔隙；第三种复合材料，是由于ＳｉＯ２颗粒与基体间发生了界     

Ca对Al2O3（P）／Al—Si复合材料凝固组织的影响

本文利用定向凝固方法研究了Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｓｉ复合材料溶液中添加微量Ｃａ对基体组织及Ａｌ２Ｏ３颗粒分布的影响,结果表明,Ｃａ能够细化,Ａｌ－Ｓｉ合金基体的共晶Ｓｉ,但Ｓｒ变质时添加Ｃａ,Ｃａ对Ｓｒ的共晶Ｓｉ细化能力具有阻碍作用,Ａｌ－Ｓｉ－Ｓｒ－Ｃａ中Ｃａ的变质阻碍作用可能是因为生成Ｃａ－Ｓｒ－Ｓｉ金属间化合物消耗了溶液中的Ｓｒ,单独添加Ｃａ或Ｓｒ时,Ａｌ２Ｏ３颗粒部被凝固界面所排斥和推移,在固     

铝液与SiO2反应原位形成Al／Al2O3（P）复合材料的研究

将铸造方法与原位技术相结合研制出原位形成的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）复合材料。向铝液中添加（搅入法）预先在３００℃下烘烤３ｈ、粒径为３００μｍ的ＳｉＯ２颗粒，发生如下反应：３ＳｉＯ２＋４Ａｌ＝３Ｓｉ＋２Ａｌ２Ｏ３，其结果，原位形成颗粒分布均匀的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）复合材料     

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料：Ⅰ.制备和微观结构

采用纯Ａｌ粉、Ｃ粉和ＳｉＣ颗粒进行械合金化和热处理，经冷压实后直接进行挤压，成功地制备了Ａｌ４Ｃ３、Ａｌ２Ｏ３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ复合材料、金相显微镜、透射电镜和高分辨电镜观察表明，ＳｉＣ颗粒与Ａｌ基体具有较好的界面结合，其在基体中分布的均匀性受基体粉末特性的影响Ａｌ２Ｏ３含量较低且尺寸细小。Ｘ射线衍射和透镜分析难以确定。Ａｌ４Ｃ３为尺寸细小（直径约０．２μｍ，长度约０．２μｍ）的棒状     

铝液在SiO2反应原位形成Al／Al2O3（p）复合材料的研究

将铸造方法与原位技术相结合研制出原位形成的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（ｐ）复合材料。向铝液中添加预先在３００℃下烘烤３ｈ、粒径为３００μｍ的ＳｉＯ２颗粒，发生如下反应：３ＳｉＯ＋４Ａｌ＝３Ｓｉ＋２Ａｌ２Ｏ３，其结果，原位形成颗粒分布均匀的Ｌ／ａ２Ｏ３（ｐ）复合材料。     

Al_2O_3－Al－Si合金复合材料的研究

利用铸造搅拌法制取了由Ａｌ２Ｏ３颗粒增强的Ａｌ－Ｓｉ合金复合材料。通过正文试验，探讨了Ａｌ２Ｏ３颗粒的尺寸、颗粒的体积分数与浇注温度对Ａｌ２Ｏ３颗粒－Ａｌ－Ｓｉ复合材料组织和性能的影响。结果表明：当Ａｌ２Ｏ３，颗粒尺寸为１－３ｍ、体积分数１５－２０％，浇注温度为８００℃时增强效果最佳，强度可提高２０％以上，磨损量可减少６０％－７０％，Ａｌ２Ｏ３颗粒能促进Ｓｉ相形核、有碎化共晶硅并使之细化的作用。     

复合材料凝固过程中颗粒推移距离及其影响因素

研究了颗粒含量对自生ＭｇＯ／Ｍｇ２Ｓｉ颗粒增强Ｍｇ－１１Ｌｉ基复合材料凝因组织的影响，得出颗粒被界面俘获成推移的热力学条件及颗粒推移距离表达式，随颗粒含量和凝固速度增加以及推移临界速度的减小，推移距离减小，理论分析与实验结果一致，并提出了改善颗粒增强复合材料组织均匀性的主要途径。     

搅拌铸造SiCp/Al-7.0%Si复合材料的三维微观组织模拟

对搅拌铸造法制备SiC颗粒（SiCp）增强Al-7．0％Si（质量分数）复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究，建立了常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核、生长以及颗粒推移的三维计算模型，采用一种改进的CA（cellular automaton）方法与有限差分法耦合进行数值计算，研究了不同颗粒体积分数对复合材料宏观传热、微观组织以及颗粒分布的影响．为了验证模拟结果，浇注了阶梯形金属型和砂型试样．结果表明，模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好．随着颗粒体积分数的增加，凝固时间逐渐缩短，基体晶粒逐渐细化，颗粒分布趋向均匀．     

The Effects of Fluid Flow on Particle Pushing

Abstract

The surface energy model, which may govern particle pushing under or near equilibrium solidification conditions, is not valid when convection exists in the liquid. Experiments were carried out to show that under convection conditions, particle pushing occurred at much higher growth rates than that predicted by using the surface energy model. Several mechanisms are proposed for explaining the effects of fluid flow on particle pushing.     

用颗粒推移模型模拟Al-Si/SiCp复合材料微观组织

对搅拌铸造法制备SiC颗粒（SiCp）增强Al-7．0%Si（质量分数）复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究，建立了常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核生长以及颗粒推移的二维计算模型，采用一种改进的CA（cellular automaton）方法与有限差分法耦合进行数值计算，研究了不同铸造方式对复合材料微观组织以及颗粒分布的影响．为了验证模拟结果，浇注了阶梯形金属型和砂型试样、结果表明，模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好．     

有外加相存在时Al-Si合金枝晶微观组织的数值模拟

对有外加SiC颗粒(SiCp)的Al-7.0%Si(质量分数)合金熔体凝固过程中球状颗粒与枝晶间相互作用,以及包含颗粒分布的微观组织形成过程进行了模拟研究.在热、溶质守恒的基础上考虑了溶质再分布、界面曲率以及各向异性的影响,并分别对颗粒、固相、液相以及固/液界面进行处理.建立了单个及多个颗粒与枝晶相互作用的数值模型,预测了单个颗粒与凝固界面之间的吞并/推移现象,并研究了颗粒附近枝晶生长的溶质浓度场、速度场以及界面形状,再现了多颗粒与多枝晶相互作用直至最终偏聚到枝晶间的过程.模拟结果表明:颗粒被推移时颗粒与界面的相互作用是一个非稳态的过程,但是在凝固速率较低的条件下可以按照稳态推移的模式进行处理.模拟得到的颗粒分布及微观组织与实验结果吻合较好.     

Computer modeling of particle pushing and clustering during matrix crystallization

Two-dimensional cellular automaton computer simulations were carried out to model the geometric interaction between mobile, equiaxed particles and growing matrix grains, thus simulating crystallization (respectively, recrystallization, phase transformation or solidification) of a matrix material containing a mobile second phase (e.g. solid particles, liquid droplets or gas bubbles). The model allows the study of particle pushing by growing grains, which leads to particle accumulation and clustering at grain boundaries and triple points, and concomitant particle depletion within grains. Parameters explored are particle area fraction, particle settling speed, particle cluster mobility and grain nucleation rate under continuous nucleation conditions. These parameters are found to strongly affect the particle spatial distribution and clustering during and after crystallization. Conversely, the particles have no measurable effect on the grain shape or size. Finally, site-saturated nucleation at the boundaries of the simulation field is investigated, simulating e.g. solidification from crucible walls or recrystallization from sample edges. Pronounced clustering of particles takes place at grain boundaries and is further accentuated by particle settling.     

复合材料凝固过程中的颗粒/界面行为数学模型

根据颗粒增强金属基复合材料凝固过程中的颗粒 /界面作用微观机理 ,导出颗粒附近温度场 ,液 /固界面形状 ,颗粒受力情况及颗粒吞并 /推移临界条件数学模型。分析了热导率、颗粒尺寸和凝固速度不同对颗粒 /界面行为的影响。     

凝固过程中的颗粒推斥

颗粒推斥是材料在固液相变过程中的基础问题之一，界面自由能的传统理论难以解释在金属基复合材料制备过程中的颗粒推斥现象，作者提出了固液界面前沿的流体流动是颗粒推斥的主要原因之一，并给出颗粒滚动及颗粒速度两种作用机制，推导出颗粒推斥条件判据，并以实验验证流体流动的作用机制及颗粒推斥理论判据。     

Microstructural Observations in a Cast Al-Si-Cu/TiC Composite

A 3-5 vol.% TiC particulate Al-Si-Cu composite was prepared by diluting Al/20 vol.% TiC composite in an Al-7Si-4Cu alloy matrix. TiC particle distribution consists of isolated and clustered particles which are both located at the primary-α grain boundaries and at the areas of the last solidified liquid. Particle pushing by the solidification front is responsible for the final particle location. The solidified microstructure consists of primary and intermetallic phases formed by a sequence of possible eutectic reactions. No evidence of TiC particle degradation was observed.     

离心力作用下Al/SiCp系统二维凝固过程的数值模拟

采用数值计算方法对离心浇铸下Al/SiCp系统的二维凝固过程进行了研究，给出了各种因素对最终颗粒分布的影响，结果表明，从外侧面冷却时凝固件中颗粒的分布由内侧向外侧可依次分为以下区域：颗粒体积分数为零区、颗粒梯度区、颗粒堆积区以及最外侧的梯度薄层。外部介质对流换热系数减小时，颗粒堆积区和颗粒体积分数近似为零区范围将增大，而颗粒梯度区范围则会减小；颗粒尺寸增大或铸模转数增加时，也会产生同样情况。