Al-Ni-Y三元合金不同拉伸速率的定向凝固组织

在5K／mm温度梯度下,运用不同拉伸速率0．5、1．0、5．0、10．0、25．0mm／min对成分为95．67at％Al、2．80at％Ni、1．53at％Y的三元合金进行定向凝固实验,通过X射线衍射和光学显微镜对其组织进行分析。结果表明：α-Al相、Al3Ni相和Al23Ni6Y4相为Al-Ni-Y三元合金在该成分点的组成相;当拉伸速率为0．5mm／min时,组织中无明显初生相：随拉伸速率的增加,组织趋于均匀,初生α—Al相逐渐细化且数量增多;当拉伸速率高于10mm／min时．组织中存在01-Al相和Al3Ni相共晶与α-Al相和Al23Ni6Y4相共晶。     

Al-Cu-Si三元共晶合金的定向凝固组织

在5 K/mm温度梯度下,运用不同拉伸速率1、5、10、2 0、2 5和35 mm/min对Al-13.6Cu-6Si三元合金进行定向凝固试验,对定向凝固试样的横/纵截面进行显微组织观察,研究下拉速率对凝固组织的影响.结果表明,Al-13.6Cu-6Si三元合金定向凝固后获得了同一方向(即热流的反方向)生长的组织.下拉速率较小时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织由(α-A1+θ-A 12Cu)二元共晶和(α-Al+β-Si+ θ-Al2Cu)三元共晶组成;而当速率增大到5 mm/min及以上时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织中出现初生θ-Al2Cu相.在相同温度梯度时,随着下拉速率的增加,凝固组织排列更均匀有序,组织由胞状晶向柱状晶转变,且组织越来越细密.     

定向凝固条件下Al-5%Fe过共晶合金的组织演化

利用定向凝固技术研究了生长速度和合金元素Cr对过共晶Al-Fe合金初生Al3Fe相生长过程的影响.结果表明:随着生长速度的增加.初生Al3Fe相将发生粗大板片状→厚片状→薄片状→分枝片状的转变.当加入合金元素Cr后,初生Al3Fe相的形貌由粗大板片状、厚片状、薄片状、分枝片状变成块状和片状.同时,讨论了各种形貌组织的形成机理.     

强脉冲磁场对Al-Cu共晶合金定向凝固组织的影响

用自行研制的脉冲磁场发生装置，研究了在强脉冲磁场作用下Al-Cu共晶合金的定向凝固组织，分析了脉冲磁场强度对合金定向凝固组织的影响。结果表明：脉冲磁场对Al-Cu合金凝固组织有着显著的细化作用：脉冲磁场强度对细化效果起着关键性的作用；同时指出了实验中的新现象和新问题。     

定向凝固条件下AI-5％Fe过共晶合金的组织演化

利用定向凝固技术研究了生长速度和合金元素Cr对过共晶Al-Fe合金初生Al3Fe相生长过程的影响。结果表明：随着生长速度的增加,初生Al3Fe相将发生粗大板片状→厚片状→薄片状→分枝片状的转变。当加入合金元素Cr后,初生Al3Fe相的形貌由粗大板片状、厚片状、薄片状、分枝片状变成块状和片状。同时,讨论了各种形貌组织的形成机理。     

Nb-Mo-Si共晶合金的定向凝固组织特征

采用光悬浮区熔定向凝固技术制备了Nb-Mo-Si三元共晶合金,研究了试棒旋转速度和抽拉速度对Nbss-β(Nb,Mo)5Si3共晶组织形态的影响。结果表明籽晶棒的旋转对组织形态有显著影响,而料棒的旋转对组织形态的影响并不明显。当抽拉速度是5mm/h,籽晶棒不旋转时,得到了规则的Nbss-β(Nb,Mo)5Si3片层结构;而当籽晶棒旋转时,试棒中心处为先析出的球状Nbss和规则片层组织,沿径向向外,规则的片层组织逐步转变成不规则的碎块状组织。当籽晶棒不旋转,抽拉速度是1mm/h时,组织为不规则共晶组织,Nbss倾向于连成网状;当抽拉速度是3～5mm/h时,形成典型的规则片层组织;当抽拉速度是10mm/h时,具有片层组织的柱状晶和胞状晶共存。此外,从液/固界面特性及过冷度的角度对组织多样性进行了讨论。     

定向凝固Fe—C共晶合金的组织参数与拉伸特性

研究了凝固速度对Fe—C共晶合金的固/液界面形貌、组织及拉伸性能的影响,提出石墨片混乱度参数,并给出了混乱度、拉伸性能随凝固速度的变化曲线     

Al-Cu-Si三元共晶合金的高压凝固组织

利用六面顶压机在不同高压(2、4、5、6GPa)下对Al-13.6Cu-6Si合金进行了高压凝固试验,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪对高压凝固合金的相组成及显微组织形貌进行了分析,并测定了其硬度。结果表明,高压下凝固的Al-13.6Cu-6Si合金的相组成与常压凝固合金相比没有发生变化,仍由α-Al相、θ-Al2Cu相和β-Si相组成;但显微组织形貌显著改变,由常压下凝固的共晶组织转变为高压下凝固的以枝晶状α-Al为初生相领先生长的亚共晶组织;高压凝固后合金硬度显著提高,并且硬度随压力的增加而增高,在压力为5GPa时达到最大值。     

Al-Cu-Mg包共晶合金的凝固组织演变及机理分析

选取不同成分的Al-5Cu-27Mg(质量百分数,下同)、Al-11Cu-25Mg与Al-18Cu-20Mg三元包共晶合金,进行金属铸型冷却的凝固试验,并对其凝固路径、组织演化及凝固机理进行了分析.试验结果表明:位于包共晶PE点左侧的Al-18Cu-20Mg合金在凝固过程中发生了三元包共晶反应,凝固组织中发现残留的初生...     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的共晶组织形貌演化

在熔体温度为2000℃的条件下,分别以2.5,5,10,20,50和100μm/s的抽拉速率对Nb-Ti-Si基超高温合金进行了有坩埚整体定向凝固.采用XRD,SEM和EDS等分析方法,研究了抽拉速率对定向凝固共晶组织及固/液界面形貌的影响,并分析了该合金的凝固过程.结果表明:合金定向凝固组织主要由沿着试棒轴向排列的横截面呈花瓣状的共晶胞EutecticI(Nb_ss/α（Nb,X）₅Si₃)以及分布于共晶胞周围的沿试棒轴向耦合生长的共晶组织EutecticⅡ(Nb_ss/γ（Nb,X）₅Si₃)组成.随着凝固速率的增大,组织细化,花瓣状共晶胞由以硅化物或细小共晶为中心的近似圆形形貌逐渐演变为以十字形Nb_ss为中心、α（Nb,X）₅Si₃呈片状向外辐射生长的四边形形貌;EutecticⅡ则呈沿纵向耦合生长的层片状形貌.固/液界面形貌经历了由胞枝状→树枝状→胞枝状的演变过程.     

定向凝固恒速和跃迁加速下Cu-12.58%Mg过共晶合金的凝固组织演变

在定向凝固恒速和跃迁加速下,研究了Cu-Cu2Mg过共晶合金中Cu2Mg初生相和共晶组织的变化。结果表明,在定向凝固速率5～100μm／s下,Cu2Mgg初生相领先共晶组织生长,生长方向与定向凝固方向一致,界面形态从侧枝较少的树枝晶变为间距较小的细枝晶形态。在定向凝固速率从2μm／s跃迁加速到20μm／s下,生长Cu2Mg初生相枝晶有的被抑制停止生长,有的出现细化,面共晶组织细化是通过层片中Cu相分枝进行的。研究表明,通过定向凝固跃迁加速工艺方法,可使Cu—Cu2Mg共晶组织层片间距更加细化。     

过共晶Cu-Cr合金定向凝固组织中α相的形成机制研究

考察了Cu-1.7%Cr过共晶合金的定向凝固组织,对过共晶组织中出现亚共晶合金的初生α相的生长进行了探讨.研究表明:Cu-1.7%Cr过共晶合金定向凝固组织由初生β相、α相和(α-β)共晶组成;α相和(α+β)共晶的成分较大偏离平衡相图中的各相成分;初生β相分布在α相基体上.Cu-1.7%Cr凝固组织中α相的形成是非平衡凝固过程中枝晶α相和共晶相之间竞争生长的结果.α相是一种非平衡凝固组织,(α+β)共晶是偏离了平衡共晶成分的伪共晶组织.随着冷却速率的增加,α相的形貌尺寸减小,而数量有所增加.     

定向凝固Al-12.5Si合金的共晶界面形貌

通过调整合金中Sr和Mg的加入量、温度梯度和凝固速度,对Al-12.5Si合金进行一系列定向凝固试验。结果表明,Sr可以对共晶Si进行变质,得到规则界面,也可以引起界面失稳,因为和Mg一样,其溶质分配系数k01,增加了成分过冷。随Sr或Mg含量增加,共晶界面的演化过程为平界面→胞状晶→树枝晶→等轴晶;随凝固速度增大和温度梯度减小,界面前沿成分过冷变大,界面形貌经历了从失稳到胞晶、树枝晶和等轴晶的转变。     

定向凝固过共晶Nb-Si基合金的组织优化

采用液态金属冷却定向凝固炉制备Nb-16Si-24Ti-10Cr-2A1．2Hf合金,凝固速率分别为1．2、6、18、36、50mm／min,随后对定向凝固速率为50mm／min的合金进行（1400℃,10h）,（1450℃,10h）和（1500℃,10h）的热处理。研究了定向凝固速率和热处理温度对合金微观组织的影响。结果表明：合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向生长的初生Nb5Si3相和耦合生长的Nbss／Nb5Si3共晶胞组成,在共晶胞边缘,有少量的Cr2Nb存在。横截面上共晶胞边界明显,随着凝固速率的增加,定向凝固组织明显细化,Nbss／Nb;Si,共晶胞形貌也发生变化。合金经过热处理,Nbss连成基体,部分CrENb相熔解,微观成分偏析减小。经过（1450℃,10h1热处理,实现了对过共晶Nb—Si基合金的组织优化。     

Nb10Ti61Co29包共晶合金定向凝固组织演化及其凝固路径模拟计算

选择包共晶点附近的 Nb_(10)Ti_(61)Co_(29)合金为研究对象,利用Bridgman定向凝固技术对其开展了一系列定向凝固实验(v=1, 3, 5, 15, 30, 70μm/s),然后利用XRD、SEM和EDS等分析了不同生长速率下的凝固组织,阐明定向凝固组织演化规律,最终得出相应的凝固机理。结果表明,不同生长速率下合金的凝固组织均包含初始过渡区、稳态生长区以及淬火区。随着生长速率的逐渐增大,初始过渡区上初始生长界面轮廓越来越清晰,并逐渐趋于平直状态,伴随上述变化,稳态生长区与初始过渡区关联性逐渐变小;其次,随着生长速率逐渐增大,合金淬火界面依次经历平界面向胞状晶再到树枝晶的转变,其中,淬火界面在生长速率为1μm/s时呈平直状态,在生长速率为3和5μm/s时,淬火界面大致呈胞状,当生长速率进一步增大时淬火界面呈现典型的枝晶生长;最后,利用CALPHAD方法计算得出了该合金在平衡凝固过程中会依次发生如下4个凝固反应:(1)L→α-Nb;(2)二元共晶反应L→α-Nb+TiCo;(3)三元包共晶反应L+TiCo→α-Nb+Ti_2Co;(4)二元共晶反应L→α-Nb+Ti_2Co。     

NiAl-Mo共晶复合材料定向凝固组织特性研究

采用定向凝固技术制备出两种不同成分的NiAl-Mo共晶复合材料,研究在不同抽拉速率下该合金的凝固组织特性.结果表明:46.59Ni-45.61Al-7.8Mo(at%,下同)合金在不同抽拉速率下都形成了亚共晶组织,初生的NiAl相呈树枝晶状,并且随着抽拉的进行,优先生长方向与热流方向不一致的枝晶被逐渐淘汰;随着抽拉速率的增加,NiAl相的枝晶间距也不断的减小.44.86Ni-46.3Al-9.01Mo合金在不同抽拉速率下皆形成以棒状Mo相镶嵌在NiAl基体中的共晶组织,随着抽拉速率的增加,Mo相的平均直径和平均棒间距有越来越小的趋势,在抽拉速率达到14 mm/h以上时,Mo相由连续的、排列均匀的棒状变为断续的、排列不均匀的棒状.     

Al-11.80Cu-24.22Mg三元包共晶合金的凝固机制

采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,%)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al_2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al_6CuMg_4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成;虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈条带状,而两相共晶呈规则的蛛网状和球状.此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.     

热溶质对流对定向凝固Al-Al2Cu过共晶合金组织的影响

采用垂直向下的高梯度定向凝固装置，研究了有热溶质对流的Al-38．5％Cu（质量分数，下同）过共晶合金中定向凝固组织变化。结果表明：热溶质对流造成界面前沿的溶质成分（Cu元素）沿轴向减少。在定向凝固速率为5μm／s，合金溶质成分减少到37％Cu以下时，合金定向凝固组织中，初生θ-Al2Cu相会消失，组织变为全耦合生长的共晶组织。合金凝固的固相分数（fs）≥0．49时，组织变为全耦合生长共晶组织所对应的溶质成分的理论计算结果与实验结果相吻合。     

Al-Cu共晶合金定向凝固不同抽拉速度下的组织演化

研究了Al-Cu共晶合金定向凝固下的组织演化规律。结果表明,在一定的温度梯度下,随着凝固速度的增加,共晶层片间距因Al2Cu分叉而发生细化。在定向凝固过程中,层片间距的调整是通过纵向生长上的分叉和横向上的错配边界移动实现的,共晶组织达到稳态的过程是纵向和横向不断调整的过程。