CoCrFeNiMo0.2高熵合金的不完全再结晶组织与力学性能

通过深冷轧制再结晶处理,在CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金中实现了典型的不完全再结晶组织,并研究了其对力学性能的影响。对比研究了室温和深冷轧制及热处理后的不完全再结晶组织。结果表明,CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金室温轧制35%(RTR35%)和深冷轧制35%(CTR35%)试样经800℃、30 min退火处理,均产生了由未再结晶的大晶粒和再结晶细小晶粒组成的不完全再结晶组织。深冷轧制能提高合金的再结晶速率,退火后产生的再结晶细小晶粒体积分数更高,更有利于提高合金的加工硬化能力。因此,CTR35%退火试样的屈服强度为539.3 MPa,延伸率为46.8%,与RTR35%退火试样相比,其屈服强度相似,但延伸率提高了30%。     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al_2O_3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明:随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%(质量分数)增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于:随着蔗糖含量的增加(0~5%),层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

铸件内析出性气孔形成及演化的直接观察与分析

采用透明模型合金实时观察了铸件析出性气孔的形成发展,结果发现,纯物质凝固时,析出性气孔的产生发生于凝固型壳形成之后,随着凝固自型壁向中心凝固,呈现自周边向中心的气条生长。对于合金凝固,析出性气孔在凝固基本完成之后伴随着热裂及缩松的发生开始产生,呈现一定的偏聚现象。浇注前熔体过热度的提高将使析出性气孔更加密集,铸型和环境温度的降低有利于降低气孔的数量及分布范围,采用真空除气,可有效地抑制析出性气孔的产生和热裂缩松缺陷的形成。     

激光重熔熔池宏微观凝固过程的实时观察

采用类金属透明模型合金SCN-Eth合金, 在自主搭建的激光熔池凝固过程宏微观实时观察平台上, 研究了激光重熔过程中熔池宏微观形态演化规律。研究发现, 随着激光束扫描的进行, 熔池及其热影响区的宏观形态都先从圆形变为椭圆形, 最后演化为尾部呈“V”形的泪滴状。随着激光功率的增加, 稳态熔池长度L、宽度W、尾部夹角α均增加; 随着扫描速度的增大, 稳态熔池长度L、宽度W、夹角α均减小; 熔池长宽比随功率的增加而增大, 随扫描速度的增加先增大后减小。从熔池中部到熔池尾部液固界面形貌依次呈平面→胞晶→枝晶演化, 胞晶和枝晶一次间距不同, 浅胞间距约为28 μm, 深胞间距约为42 μm, 枝晶间距约为65 μm, 胞枝晶一次间距沿固液界面增大。     

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

对定向凝固过程中不同取向晶粒竞争生长的理论、实验及模拟等三方面研究工作进行了评述。通过比较分析发现,现有经典理论模型在一定程度上可以解释某些晶粒竞争生长行为,但实验观测及计算模拟之中也发现了众多与现有理论预测不一致的结果,且由于体系维度、枝晶形貌及凝固条件上的差异,不同的观测结果之间存在较大差异,对晶粒竞争生长规律目前还没有达成共识,更无相关定量化判据。综合现有研究结果,进一步系统考察各种因素对晶粒竞争生长的影响规律是本领域发展的重要方向,对工业进步及凝固理论科学的发展都将具有重要意义。     

界面能各向异性对晶体生长的影响及其测量方法

界面能各向异性在晶体生长的过程中扮演着很重要的角色.本文就以下几个方面对近年来界面能各向异性的研究进行了综述:界面能各向异性对固液界面形貌的影响;界面能各向异性对枝晶生长的影响;界面能各向异性参数的测量.     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能EI北大核心CSCD

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al2O3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明：随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%（质量分数）增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于：随着蔗糖含量的增加（0~5%）,层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

丁二腈固/液界面能的测量

固/液界面能对于微观组织的稳定性及相变动力学都起着关键的作用,其数值的准确测量对凝固物理研究有重要意义。本文针对一种在凝固研究中被广泛使用的类金属透明模型合金--丁二腈（SCN）,利用温度梯度平台实验获得了不同温度梯度下高纯丁二腈（纯度〉99.99%）的晶界凹槽形态,通过测量其凹槽深度计算得到该物质的固/液界面能γ为9.245±0.782×10^-3J·cm^-2。     

凝固方式对界面前沿溶质扩散场的影响

以丁二腈-丙酮合金为研究对象,采用Mach-Zehnder光学显微干涉仪对其定向凝固平界面前沿非稳态溶质扩散场的演化行为进行了定量研究,通过水平定向凝固和垂直定向凝固方法,分析了不同凝固方式对界面前沿溶质场分布的影响。结果表明:水平定向凝固时,自然对流的存在,使固液界面首先在重力方向上失稳,固液界面不是垂直的平界面而是呈现为一个楔形的曲面,生长时溶质容易富集于楔形固液两相区;垂直定向凝固时,界面向上生长的溶质扩散边界层厚度要小于界面向下生长的溶质扩散边界层厚度,分别为0.6 mm和1.0 mm左右,界面前沿的溶质场分布与Warren-Langer溶质纯扩散模型的预测值相差较大,却比较接近林鑫等所发展的考虑对流作用下的溶质再分配半解析数值模型预测值。     

激光重熔熔池凝固组织的实时观察研究

采用透明模型合金丁二腈-2.0%(质量分数)乙醇(SCN-2.0%Eth),实时观察了在单晶基材(001)晶面上进行激光重熔时,扫描方向偏离基材[100]晶向不同角度时熔池内枝晶生长的演化过程.研究发现,当沿平行[100]晶向的方向进行扫描时,熔池最后演变为[010]枝晶列和[01ˉ0]枝晶列平行对称生长;当扫描方向与[100]晶向的夹角为20°时,整个熔池呈现不对称振荡生长模式,即一侧一直呈[01ˉ0]枝晶列生长,另一侧呈[100]枝晶列和[010]枝晶列相互竞争交替生长;当扫描方向与[100]晶向的夹角达45°时,熔池一直呈现为[100]枝晶列和[01ˉ0]枝晶列相互垂直生长.根据枝晶择优生长准则,建立了一个描述熔池内枝晶生长行为的模型,很好地解释了实验结果.结果表明,熔池内凝固组织受熔池形态和基材晶体取向共同影响.