过冷Ni-31．44％Pb偏晶合金凝固行为

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法研究Ni-31.44%Pb偏晶合金宽过冷区间凝固组织演化规律;结果表明,过冷偏晶合金在快速凝固阶段首先形成枝晶α骨架,再辉重熔后分布于枝晶间的残余液相按照平衡凝固模式进行后续反应;在0～286K过冷范围内,当ΔΤ＜50K时,合金凝固组织为粗大枝晶α+枝晶间Pb相;当70＜ΔT＜232K时,凝固组织为细密枝晶α+枝晶臂上细小的Pb颗粒+枝晶间Pb相;当ΔT＞242K时,凝固组织为过冷粒状晶+均匀细小的Pb颗粒+少量尺寸较大的枝晶间Pb颗粒,过冷粒状晶的粒化机制属于枝晶碎断-再结晶机制.     

过冷Ni—2Pb单相偏晶合金的组织粒化

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了过冷Ni-2Pb单相偏晶合金的组织粒化机制。在22～280K过冷度范围内,Ni-2Pb合金组织发生两次粒化。当22K<ΔT<66K时,合金组织由普通树枝晶渐变为第一类粒状晶;当ΔT>88K时,合金组织由第一类粒状晶转变为深过冷树枝晶;当ΔT>187K时,合金组织骤然粒化为第二类粒状晶。BCT模型分析表明第一类粒状晶的粒化机制为枝晶熔断再结晶机制;第二类为枝晶碎断再结晶机制。     

深过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织的细化机制

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究Cu-20%Pb亚偏晶合金的凝固组织,用BCT-LKT枝晶生长模型对深过冷凝固过程的热力学参数进行了计算,分析了过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金的凝固机制.结果表明,在低过冷度下,Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织由粗大的Cu枝晶和Pb相组成.随着过冷度的增大,Cu枝晶和Pb相细化,Pb相分布均匀.但在不同的过冷度范围,凝固组织细化机制不同.过冷度小于200 K时,快速凝固阶段结晶潜热集中释放造成的温度回升引起枝晶大量重熔是枝晶细化的主要因素;过冷度大于200 K时,枝晶高速生长导致枝晶各部位的不均匀收缩及枝晶骨架间液相的高速流动会使枝晶受力产生碎断,枝晶重熔和枝晶碎断共同作用使得枝晶发生细化.     

深过冷Fe-80at%Ni凝固组织

采用熔融玻璃与循环过热相结合方法使Fe-80at%Ni合金熔体获得了340K的大过冷,对Fe-80at%Ni过包晶合金在宽过冷范围内凝固组织进行研究。结果表明：在小过冷范围（ΔT〈28K）,凝固组织为普通树枝晶;当28K〈△T〈54K时,凝固组织为不规则粒状晶;当54K〈△T〈70K时,凝固组织为树枝晶;当70K〈△T〈210K时,凝固组织转变为细小的粒状晶;当△T〉210K时,凝固组织为粗大的晶粒。随着过冷度的增加,凝固组织发生了两次粒化和一次粗化过程,分别为由小过冷树枝晶向第一类粒状晶的转变,由大过冷树枝晶向第二类粒状晶的转变和由细小粒状晶向粗大晶粒转变。粒化机理分别是枝晶重熔,枝晶碎断＋再结晶和极大的表面能导致小晶粒合并。     

偏晶合金Ni—31.44％Pb过冷组织粒化机制

利用溶融玻璃净化、循环过热相结合的方法对Ni-31.44%Pb(质量分数）偏晶合金宽过冷区间组织演化规律进行研究。结果表明：随过冷度的增大,凝固组织发生三次转变。其中当△T＞242K时,合金组织发生第三次转变,由细密枝晶骤燃粒化为过冷粒状晶。通过组织观察和过冷熔体枝晶生长过程的理论计算发现,快速凝固过程中液相变速率骤然增加,引起枝晶全面碎断,然后在枝晶块表面能和就变能的驱动下,晶界移动,发生碎晶合并－再结晶是形成过冷粒状晶的原因。     

Convective Flow and Its Effect on the Liquid-liquid Phase Transformation of Monotectic Alloys

建立了偏晶合金液--液相变过程中的两相流动模型, 发展了偏晶合金凝固理论模型; 以Al-Pb合金为例, 模拟研究了偏晶合金凝固时的组织演变进程, 考察了流动对凝固组织形成的影响. 结果表明, 对流影响液--液相变的形核特性, 提高凝固界面前沿最高弥散相液滴数量密度、最大液滴半径和最高弥散相 体积分数, 促进宏观偏析组织的形成.     

对流对偏晶合金液-液相变过程的影响

建立了偏晶合金液-液相变过程中的两相流动模型,发展了偏晶合金凝固理论模型;以Al-Pb合金为例,模拟研究了偏晶合金凝固时的组织演变进程,考察了流动对凝同组织形成的影响.结果表明,对流影响液一液相变的形核特性,提高凝固界面前沿最高弥散相液滴数量密度,最大液滴半径和最高弥散相体积分数,促进宏观偏析组织的形成.     

深过冷Cu-37.4%Pb偏晶合金凝固行为和微观组织

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,研究Cu-37.4%Pb偏晶合金过冷熔体凝固组织的演化规律和熔体过冷度及形核率对相分离的影响.研究表明:对于偏晶合金,当过冷度<150 K时,由于初生相L2的长大被抑制,形成Pb分布在α枝晶间的均匀凝固组织;当过冷度>150 K时,随着过冷度的增大,由于Ostward熟化和凝并的加强,L2液滴尺寸增加,导致L2的液相分离,凝固组织中的Pb颗粒尺寸经历由小变大的过程,直至发生分层.     

急冷条件下Ni-Pb偏晶合金的相分离研究

采用单辊法实现了Ni-Pb偏晶合金的快速凝固,分别制备出直径40～400μm的合金粒子和宽约4mm、厚30～50μm的合金条带.在急冷快速凝固条件下,Ni-8%Pb亚偏晶合金由Ni和富Pb相组成.Ni以枝晶方式生长,富Pb相分布于枝晶间隙.随着冷却速率的增大,凝固组织显著细化,晶体形态经历由粗大枝晶向细小等轴晶的转变.在快速凝固过程中,Ni-60%Pb过偏晶合金的液相分离在很大程度上被抑制,合金粒子和条带均可获得均匀弥散的快速凝固组织.在冷却速率相近的条件下,合金粒子和条带的凝固组织与晶粒尺寸具有相似相近性,冷却速率是决定合金凝固组织的本征物理参量.     

强磁场对Cu-80%Pb过偏晶合金凝固组织的影响

通过比较4种实验条件下Cu-80%Pb(质量分数)过偏晶合金的凝固组织,研究了冷速、磁场对过偏晶合金组织中富Cu相的形态和形成机制的影响.实验结果表明,球形富Cu相主要有3种形态,即"网壳型"、"卵型"、"眼型".冷速对Cu-80%Pb宏观和微观组织有较大的影响.随着冷速的降低,Pb基体中的富Cu相由细小的球形转变为上浮聚集的粗大球形,直至全部上浮至试样顶部,富Pb基体中只保留Cu枝晶.冷速的降低使得富Cu球壳的厚度增加,其内部的网状组织粗化;施加12 T强磁场能够抑制富Cu液滴的上浮和富Pb相的沉积,对Cu-Pb合金的重力偏析产生一定的抑制作用,所得到的偏晶合金宏观和微观组织与无磁场时冷速较快的组织类似.对于较大的富Cu液滴,强磁场具有抑制Cu溶质迁移的作用,抑制了球壳的增厚和网状组织的粗化.对有无磁场作用下富Cu液滴受到的作用力和运动终端速度进行了分析和计算.     

Non-equilibrium solidification of undercooled Ni-31.44%Pb monotectic alloy melts

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｃｏｏｌｅｄａｌｌｏｙｍｅｌｔｓｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｓｏｆｅｘｔｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙｆｏｒｏｖｅｒ30ａ .Ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｗａｙｔｏｓｔｕｄｙｍｏｄｅ     

Liquid-liquid phase separation in highly undercooled Ni-Pb hypermonotectic alloys

1 Introduction Hypermonotectic alloys with homogeneous structure have good physical and chemical properties and can be used as self-lubricating materials, electrical contact materials and superconducting materials, and so on [1,2]. However, it is very dif…     

DZ125高温合金深过冷凝固组织转变规律

采用熔盐净化剂与循环过热相结合的方法,获得了过冷度高达180 K的DZ125高温合金深过冷熔体,研究了合金深过冷凝固的组织演化过程.结果表明,随着过冷度△T的增大,凝固组织经历3次转变过程:当△T<48 K时,合金的凝固组织为普通树枝晶;当48 K≤△T<85 K时,枝晶因再辉发生熟化和重熔,组织转化为第1类粒状晶;当85 K≤△T<160 K时,再辉所产生的重熔效应大大降低,凝固组织为深过冷树枝晶;当△T≥160 K时,发生枝晶破碎及再结晶,凝固组织转变为第Ⅱ类粒状晶.     

Microstructures and evolution mechanism of highly undercooled Ni-Pb hypermonotectic alloy

The microstructures and evolution mechanism of the undercooled Ni-20%Pb(molar fraction) alloy were investigated systematically by high undercooling solidification technique. The experiment results indicate that the morphology of α-Ni phase and the distribution of Pb element in undercooled Ni-20% Pb alloys change with the in-crease of undercooling. The main evolution mechanisms of α-Ni are dendrite remelting and recrystallization. Pb phase in the microstructure of Ni-20% Pb hypermonotectic alloy originates from L2 phase separated from the parent melt during the cooling process through immiscible gap and L2 phase formed at the temperature of monotectic trans-formation. The solubility of Ph element in α-Ni phase under high undercooling condition is up to 5.83% which is ob-viously higher than that under equilibrium solidification condition. The real reason that causes the solubility difference is distinct solute trapping.     

STRUCTURAL EVOLUTION OF UNDERCOOLED SINGLE-PHASENi-2wt%Pb MONOTECTIC ALLOY

1. IntroductionDendrite is the common growth manner of undercooled single-phase alloys, and recentinvestigations['] revealed that there are three critical undercoolings, ATI, ATZ and aT3,during the solidification process of this kind of alloys. Within the undercooling range of aTIand aT2, the solidification structure undergoes the first change from common dendrites, (less than ATI) to the first class granular grains (higher than aTI). When the undercoolingis higher than aT2, the change f…     

亚偏晶Cu-Pb合金的深过冷快速凝固

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,研究了亚偏晶Cu-Pb合金过冷熔体凝固组织演化规律。研究表明:在试验过冷度10～302K的范围内,其凝固组织形态经历了两次变化过程:第一次是在10～207K过冷度范围,由粗大的枝晶重熔形成了第一类粒状晶;第二次发生在207～302K过冷度区间,合金组织中的第一类粒状晶转变为高度细化的细枝晶,组织因细枝晶再结晶向准球状晶粒转变。