强磁场对Bi-Mn合金半固态凝固过程中MnBi析出相组织的影响

在Bi-6%Mn合金从高于355℃(升温过程中MnBi化合物磁性转变温度)的固液两相区凝固过程中,研究了MnBi析出相组织在无磁场和强磁场条件下的演化过程.结果表明:在无磁场条件下MnBi析出相形态在340℃(MnBi相顺磁-铁磁转变温度)附近发生突变,由较规则的六方块状变为沿ab面长大的不规则片状;10 T磁场条件下析出相形态突变的温度提高到355℃左右.另外,10 T磁场能够控制析出相晶粒以c轴平行磁场取向、定向聚合和熔合长大,使析出相的最终形态又趋向较规则的六方块状.     

磁场对Bi-Mn合金两相区中MnBi相定向排列的影响

对不同成分Bi Mn合金在液固两相区和凝固过程中加磁场 ,考察磁场的磁感应强度和加热温度对合金中MnBi相的影响。结果发现 ,MnBi相沿磁场方向定向排列并且聚合长大 ,形成规则的棒状凝固组织。Bi Mn合金中MnBi相在磁感应强度为 0 .1T的磁场中就能够明显地沿磁场方向排列 ,MnBi相定向排列因子Γ随磁感应强度的增大和加热温度的升高而提高。在相同强度的磁场中 ,含Mn 6 % (质量分数 )的合金中 ,MnBi相定向排列所需的加热温度高于含Mn 3%的合金     

Bi-Mn合金片状初生MnBi相在强磁场中的凝固组织

进行了强磁场下Bi-Mn合金的全熔和半固态实验，研究了MnBi相在强磁场中的凝固行为．在10T强磁场下从全熔态和Curie点以上半固态开始凝固的实验中，MnBi相在360℃左右逐渐形成片状相，其短轴为易磁化轴；加磁场后易磁化轴转向磁场方向，并沿磁场方向定向排列和聚合，最终形成条状组织；片状相在强磁场的作用下有分裂趋势．结合晶体的磁各向异性和生长各向异性的特点，从磁化理论和晶体学出发，分析了Bi—Mn合金初生MnBi相在磁场中的凝固行为．     

Bi-Mn合金在强磁场中凝固时MnBi相织构组织的演化

在3种不同凝固条件下,制备了Bi-Mn合金,研究了合金中MnBi相织构组织随磁感应强度和凝固时间的演化.结果表明,合金从265～355℃的固液两相区凝固时,随1.0T磁场中凝固时间的延长,取向棒状MnBi晶粒沿磁场方向聚合长大,长径比增大约50%;合金从355～446℃的固液两相区凝固时,随外磁场强度的增大(最大达10.0 T)和凝固时间的增加,取向片状MnBi晶粒沿磁场方向聚合长大,形成疏松不规则的粗大棒状晶粒;合金从完全熔化状态凝固时,以0.15℃/s的速度冷却可以获得MnBi相织构组织,以0.015℃/s或更小的速度冷却则不能;延长磁场中Bi-Mn合金的凝固时间不能有效提高材料的剩磁性能.     

强磁场对Bi-6%Mn合金中MnBi相形态和相变的影响

在无磁场的条件下，降温过程中Bi—Mn合金在340℃发生包晶相变，顺磁性Mn1．08Bi相转变为铁磁性MnBi相，同时伴随着相的形态变化，由块状转变成片状；在10T磁场中，Mn1．08Bi相发生包晶相变的温度升高至介于360—370℃之间，且MnBi相晶体发生了分裂，分裂后的小晶体沿磁场方向定向排列和聚合．从磁场诱发应变的角度分析了磁场对相变温度和MnBi相形态的影响．     

Ring--Like Solidification Structure Of Mnbi Phase In Bi—Mn Alloy Under A High Magnetic Field

对强磁场作用下Bi-Mn合金分别从全熔态和从固液两相区开始的凝固过程及其组织的实验研究表明，磁场使初生MnBi相在试样外侧呈环状偏聚，其自身生长为棒状，棒的长轴沿磁场方向呈定向规则排列，而试样心部基本无初生MnBi相。在Curie点以上开始进行较慢的凝固时，由片状聚合而成的棒状MnBi具有单晶特征。对以上现象的形成原因进行了分析。     

强磁场对Bi-Mn合金MnBi相形态的影响

研究了强磁场对Bi-Mn合金MnBi相形态的影响,发现在10T的磁场下,在一定温度范围内顺磁相MnBi转变为铁磁相并由一个晶体分裂为许多沿磁场方向取向和聚合的小晶体.并从磁场诱发应变的角度上分析了磁场对相变温度和MnBi相形态的影响.     

磁性相互作用对合金析出相组织的影响

试验研究磁性相互作用对Bi-Mn合金中MnBi析出相磁致织构组织稳定性的影响,结果发现取向析出相晶粒间磁性相互作用不仅能够使织构组织在无磁场降温过程中稳定存在,而且能够使之在无磁场条件下重新加热至低于MnBi化合物Curie温度(居里温度,指磁性相变发生的温度)的固液两相区凝固过程中稳定存在.从磁性物理出发分析取向晶粒间磁性相互作用的特点,较好地解释了试验现象.     

强磁场作用下偏晶合金取向凝固组织的形成

研究了强磁场对Fe-49Sn和Cu-40Pb偏晶合金凝固组织的取向作用。研究结果表明,在强磁场作用下,Fe-49Sn和Cu-40Pb偏晶合金都形成具有一定取向的凝固组织。施加10T强磁场后,α-Fe晶体的磁各向异性和α-Fe枝晶的择优取向促使了Fe-49Sn偏晶合金形成沿平行磁场方向取向排列的富Fe相枝晶凝固组织,α-Fe的(110)晶面衍射强度明显增强;在12T强磁场作用下,强磁场对富Pb相小液滴运动及凝固前沿熔体流动的抑制作用,促使Cu-40Pb偏晶合金试样中心形成较长的规则排列的富Pb相棒状组织。     

纵向强磁场对定向凝固Al-4.5%Cu合金显微组织的影响

强磁场可明显影响Al—4．5％Cu（质量分数）合金定向凝固组织．在温度梯度GT=38K／cm，生长速率较低（R=5μm／s）时，10T强磁场使液-固界面处的树枝晶变得不规则，低于共晶温度以下的固相区定向枝晶组织消失，组织细化；在生长速率R=50μm／s时，10T强磁场使得枝晶沿与凝固方向成一定角度定向排列，X射线衍射表明（111）方向转向磁场方向；在生长速率较高（R=100μm／s）的情况下，10T强磁场使得枝晶粗化，一次枝晶间距增大．从热电磁流体理论和磁晶的各向异性角度分析了上述现象．     

Alignment behavior of MnBi phase in Bi-Mn alloy solidified in static magnetic field

1　INTRODUCTIONRegularstructuresinmaterialsarealwayspre paredtoimprovetheirproperties .Itiswellknownthatpowderedferromagneticmaterialscanbeorientedinastaticmagneticfield .Inrecentyearshighmag neticfieldwasappliedtoinducealignmentofparticlesinsomenonferromagneticmaterialswithanisotropicmagneticsusceptibilityinroomtemperature ,suchasparamagneticYBa2 Cu3O7ceramic[1] anddiamagneticgraphite[2 ] .Ifthematerialshavearesidualanisotropyintheirmagneticsusceptibilityatahightemperature ,theycanbetex…     

强磁场对MnBi/Bi过共晶定向凝固组织的影响

进行了纵向强磁场下MnBi/Bi过共晶定向凝固实验研究.发现磁场使得MnBi相的形态发生了明显变化,对于Bi-0.82wt％ Mn过共晶MnBi/Bi定向凝固组织,在无磁场条件下,当生长速度V=5 μm/s,温度梯度GL =50℃/cm时,MnBi按照小平面生长,形成中空六方形和“V”字形结构;施加磁场条件下,随着磁场强度的提高,MnBi相呈小平面生长的趋势逐渐增强.并且发现磁场的存在使得MnBi相明显粗化,相间距增大.从晶体生长学和磁学的角度分析了强磁场对过共晶MnBi/Bi定向凝固组织的影响.     

MICROSTRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES OF Fe-49%Sn HYPERMONOTECTIC ALLOYS IMPOSED BY A HIGH MAGNETIC FIELD

研究了强磁场对Fe-49%Sn(质量分数)偏晶合金凝固组织演变及磁性能的影响. 结果表明: 施加强磁场可以显著改变富Fe相枝晶形貌, 进而改善材料的磁性能.在无磁场作用下富Fe相为无方向性的枝晶及网状组织形貌; 随磁感应强度增加, 富Fe相沿平行磁场方向定向排列程度增加, α-Fe的(110)晶面衍射强度增强. 分析认为, 这是由于强磁场诱使晶体磁各向异性能增加, 使得α-Fe枝晶择优取向作用增强. 根据样品磁滞回线计算的磁各向异性能结果与理论分析一致. 另外, XRD分析表明, 有、无强磁场作用下凝固样品的物相均不变, 都由α-Fe, β-Sn,FeSn及FeSn2组成.     

纵向强磁场对MnBi/Bi共晶定向凝固组织的影响

进行了纵向强磁场下MnBi／Bi共晶定向凝固实验研究，并从热力学的角度分析了强磁场对MnBi／Bi共晶定向凝固组织的影响，发现磁场有利于纤维状MnBi／Bi共晶定向凝固组织的形成，扩大了形成纤维状共晶组织的速度范围；在同一生长速度下随着磁场强度的增加，MnBi／Bi共晶纤维组织变得更加规则，MnBi纤维粗化，纤维间距增大；而且强磁场的施加，使MnBi的形态发生了变化，小平面生长特性增强。     

Influence of a high magnetic field on columnar dendrite growth during directional solidification

The influence of a high magnetic field on the growth of MnBi, α-Al and Al₃Ni dendrites in directionally solidified Bi–Mn, Al–Cu and Al–Ni alloys have been investigated. Results indicate that the magnetic field changes the dendrite growth significantly. Indeed, the magnetic field aligns the primary dendrite arm and the effect is different for different dendrites. For the MnBi dendrite, an axial high magnetic field enhanced the growth of the primary dendrite arm along the solidification direction; however, for the α-Al and Al₃Ni dendrites, the magnetic field caused the primary dendrite arm to deviate from the solidification direction. At a lower growth speed, a high magnetic field is capable of causing the occurrence of the columnar-to-equiaxed transition (CET). Moreover, it has also been observed that a high magnetic field affects the growth of the high-order (i.e., secondary and tertiary) dendrite arms of the α-Al dendrite at a higher growth speed; as a consequence, the field enhances the branching of the dendrite and the formation of the (1 1 1)-twin planes. The above results may be attributed to the alignment of the primary dendrite arm under a high magnetic field and the effect of a high magnetic field on crystalline anisotropy during directional solidification.     

离心定向凝固的过共晶Bi—Mn合金组织形态对磁性能的影响

对过共晶Bi-Mn合金（5％Mn)有用离心定向凝固的工艺进行研究表明，适当的工艺参数下可形成内外分层组织，而中心为在Bi中均匀分布着粗纤维状的MnBi化合物；测量表明，这样的组织使其其磁学性能大大提高，其原因在于MnBi本身的晶型各向异性及形状各向异性的共同叠加。     

STRUCTUREAND PROPERTY OF DIRECTIONALLY SOLIDIFIED EUTECTIC Bi/MnBi ALLOY

Eutectic Bi/MnBi magnetic alloy was prepared by directional solidification.When thegrowth rate,R>2 cm/h,the MnBi fibre spacing,λ,distributed homogeneously inBi matrix,follows λ~2R=constant.The thermal gradient.G_L,does not influenceλ.The magnetic property,B_r of Bi/MnBi alloy decreases with the increase of R andincreases with the increase of G_L.     

旋转磁场对Bi-In合金凝固微观组织的影响

研究了常规条件和旋转磁场条件下Bi-In合金的凝固组织特性。试验结果表明:旋转磁场条件下的Bi-63%In亚共晶合金、Bi-69%In过共晶合金的组织均得到了改善和冷却速率明显加快。分析认为枝晶的碎断和细化主要是旋转磁场所致,并从磁流体力学和固/液自由能两个方面进行了详细的阐述。