过冷对亚共晶Fe-C-Si合金凝固组织的影响

利用玻璃包熔在悬浮熔炼装置上,通过多次热循环的方法,使处于真空条件下的亚共晶 Fe-C-Si 合金熔体获得深过冷。试验结果表明:随着循环次数的增加,过冷度增大,而凝固组织中的初生相二次臂间距(DAS)减小,r-Fe_3C 共晶形态由蜂窝状向板片状转变且片间距减小。     

深过冷合金中的耗散结构及对凝固组织的影响

在深过冷Pd82Si18熔体中发现一种液相调幅状的自组织结构。运用Pringogine的耗散结构理论，分析了在远离平衡态，深过冷熔体产生自组织的原因及其过程。分析表明，过冷度可以表示非平衡态过程对平衡态过程的偏离程度，熔体随过冷度的变化而产生的热力学涨落，以及其产生的非线性效应是深过冷熔体产生自组织的重要原因。     

熔体过热对Sb-Bi合金凝固组织的影响

以Sb-4.6%Bi合金为研究对象,在限定其它因素保持不变的情况下,考察了熔体过热温度对凝固过程的影响。,实验结果发现,随着熔体过热温度的提高,合金形过冷度增大,凝固组织显著细化,研究表明,熔体过冷倾向是熔体结构状态的一个必然反映,熔体结构状态随温度发生变化是导致合金结晶过冷度发生明显的变化的原因,随着过热温度的提高,Sb-4.6%Bi合金晶粒显著细化,其原因是经过热处理的合金熔体在较大的过冷度下凝固。     

铸型涂层对熔体过冷度和凝固组织的影响

利用溶胶－凝胶方法,在铸型内表面玻璃涂层上制备ＳｉＯ２晶态和非晶态薄膜涂层,将深过冷的Ｃｕ７０Ｎｉ３０合金熔体浇入两种涂层铸型中,分别获得９０Ｋ和１９８Ｋ的过冷度。提出了用重合密度和重合原子中心偏离度分析涂层结构对合金熔体形核惰性影响的模型。用ＢＣＴ模型分析过冷熔体凝固过程中枝晶生长与过冷度的关系,结果表明,８０Ｋ为临界冷度,△Ｔ〈８０Ｋ时,枝晶生长受成分过冷控制;△Ｔ〉８０Ｋ时,受热过冷控制。在深过冷范围内,凝固组织为细密挺直枝晶。     

深过冷Cu-Pb偏晶合金的快速凝固行为和凝固组织

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-25%Pb合金,Cu-37.4%Pb偏晶合金和过偏晶Cu-40%Pb(质量分数)合金过冷熔体凝固行为和凝固组织的演化规律,以及Cu-37.4%Pb偏晶合金的过冷度对磨损率的影响.研究表明:在过冷亚偏晶Cu 25%Pb合金熔体凝固过程中先形成α(Cu)初生相,随着过冷度的增大,凝固组织经历粗大枝晶重熔形成的细化枝晶向准球状晶粒演化的过程;在过冷Cu-37.4%Pb偏晶合金熔体凝固过程中初生相为L2相,当过冷度在20～150 K区间时,得到第二相S(Pb)弥散在α(Cu)枝晶间的凝固组织,并且在该过冷区间内随着过冷度的增加,材料的磨损率也逐渐降低;在过冷过偏晶Cu-40%Pb合金熔体凝固过程中初生相为L2相,在过冷度区间42～80 K时,得到以偏晶胞形式分布的凝固组织.     

金属凝固过冷度与热物性参数的关系

本文建立了金属在均质形核和非均质形核及压力作用下凝固时的过冷度与热物性参数之间的关系方程。从而在通常给出的金属热物性参数的基础上,解释了 Flemings给出的金属过冷度的实验结果,并预测了最大过冷度极值为2/3T_m。本文讨论了热物性参数、形核剂、压力作用对过冷度的影响,以及获得深过冷液态金属的途径。本文还给出间接确定固-液界面能或扩散激活能的方法。     

热力学深过冷熔体凝固组织非平衡效应的研究进展

热力学深过冷熔体的凝固是远离平衡的快速凝固,其凝固机制和凝固组织表现出与传统凝固不同的特点。热力学深过冷熔体凝固的非平衡效应主要表现在晶粒尺寸细化、亚稳相析出、调幅(Spinodal)分解、形成块体非晶等几个方面。在这些方面进行的探索与研究对研发新型高性能材料具有重要的理论意义和实用价值。近年来相关的研究发展较快。对在晶粒细化机制、亚稳相析出机制、调幅分解现象以及大块非晶的形成等方面研究的新进展进行了综述和分析。     

纳米微粒对乙二醇溶液过冷度的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了羟基磷灰石(HA)纳米微粒作为成核物质对乙二醇溶液过冷度的影响,实验得到了不同粒径和不同质量浓度的HA纳米微粒加入不同浓度乙二醇溶液的成核温度与熔融温度.结果表明当溶液的质量浓度在0-20%的范围内,加入纳米微粒后溶液成核温度变化不明显,但是当溶液浓度高于20%时,加入纳米微粒能显著的提高溶液的成核温度,降低溶液的过冷度.实验结果同时表明,加入纳米微粒的粒径越大、质量浓度越高,溶液过冷度的降低的越显著.     

过冷过偏晶Cu-40wt%Pb合金凝固组织的演化

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,研究了Cu-40wt%Pb过偏晶合金过冷熔体凝固组织的演化规律.在过冷度40～296K的范围内,其凝固组织的形态有3次变化过程:第1次是在40～75K过冷度范围,经过液-液分离和偏晶反应形成了偏晶胞组织;第2次发生在75～196K过冷度范围,因枝晶熟化被抑制,由粗大的枝晶重熔形成的粒状晶转变为高度细化的细枝晶;第3次发生在196～296K过冷度区间,组织因细枝晶再结晶转变为均匀的准球状晶粒.     

过冷对共析钢动态相变和组织演变的影响

将共析钢在600-700℃的过冷奥氏体状态下进行单轴热压缩,获得了亚微米级别等轴铁素体 纳米级别弥散分布球化渗碳体的复相组织,其组织演变经历动态相变、片层渗碳体球化、铁素体动态再结晶和纳米级别渗碳体颗粒析出等过程.随着形变温度的降低,过冷度增加,相变动力学过程加快.片层渗碳体的球化程度由球化时间和球化速度控制,形变温度升高使渗碳体球化速度加快,但是相变开始时间及动力学延迟使得用于渗碳体球化和熟化的时间相应缩短,导致球化程度降低.铁素体再结晶和等轴化过程则主要受位错迁移、渗碳体颗粒钉扎的影响,形变温度升高导致较高的等轴化发展速度.     

深过冷Ni-Sn合金非规则共晶的形成机制

采用熔融玻璃净化配合循环过热使Ni-32.5%Sn(质量分数)共晶合金实现了深过冷快速凝固.当过冷度大于某一临界值时,非规则共晶在凝固组织中出现.随着过冷度的提高,最终得到完全的非规则共晶组织.通过分析Ni-Sn共晶合金中各相形核、生长、以及枝晶熔断机制随过冷度的变化,解释了非规则共晶的形成机制.在深过冷条件下熔体中初生相率先形核并长入过冷熔体中,形成枝晶骨架,再辉重熔后次生相从残余熔体中析出并包围初生相,形成非规则共晶.     

利用强磁场控制过共晶铝硅合金的凝固组织

研究了静磁场和梯度磁场的强度和方向对Al-15.7%Si合金宏观和微观凝固组织的影响.结果表明,在不同的磁场条件下,从过共晶合金中析出的初晶硅粒的分布状况和共晶硅的形态和密度有显著不同.通过改变磁感应强度和磁场梯度的大小和方向可有效控制初晶硅的分布;合理控制强磁场的操作参数可达到细化铝硅共晶体的目的.强磁场的磁化力和洛伦兹力通过控制初晶硅颗粒迁移行为来改变其在合金基体中的分布状态,通过影响凝固过程中的对流现象改变合金的凝固组织.     

深过冷Fe-B-Si共晶合金凝固组织纳米化机制探讨

采用深过冷及深过冷加水淬的方法,成功地制备了样品直径为16mm,高为15mm,组织中晶粒平均尺寸小于120nm的Fe76B12Si12合金块体纳米材料。理论分析与实际计算结果表明：该合金凝固组织纳米化的主要原因在于,其共晶两相的生长速度小、组织粗化速率小、溶质平衡分配系数低以及具有相对较低的熔化焓;深过冷Fe-B-Si合金块体纳米软磁材料制备的理想条件是：获得超过冷、选择主要由溶质扩散控制生长的共晶合金成分、获得Fe2B(Si)相为完全准球状形态的二次粒化非规则共晶组织。     

液态金属冷却工艺对NiAl-Cr(Mo)-Hf(Ho)定向合金组织的影响

用液态金属冷却技术(LMC)和传统的定向凝固技术(HRS)制备了名义成分为Ni-33Al-31Cr-2.9Mo-0.1Hf-0.05Ho(%,原子分数)的定向合金,研究了制备工艺对其组织的影响.结果表明,合金由初生NiAl枝晶、NiAl/Cr(Mo)共晶胞和少量Hf同溶体组成.与HRS工艺相比,LMC工艺能提高同液前沿温度梯度和冷却速度.较高的固液前沿温度梯度扩大了NiAl/Cr(Mo)共晶共生区成分范围,减少初生NiAl枝晶的体积分数.而较高的冷却速度抑制固溶元素扩散,细化定向合金的组织,增加合金中固溶元素总量.另外,LMC工艺能避免HRS工艺中产生的生长缺陷,包括斑点,NiAl一次枝晶的偏转和NiAl一次枝晶的不连续.     

电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金组织的影响

研究了电磁搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响.结果表明:当电磁搅拌的频率达到或高于50 Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生固相越来越多,越来越圆整;在电磁搅拌频率为200 Hz和冷却速率较低的条件下,搅拌的功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的球状初生固相越多,晶粒也越细小.在电磁搅拌条件下,AZ91D镁合金熔体的激烈流动导致较为均匀的温度场和溶质场、更加剧烈的温度起伏,促进了半固态AZ91D镁合金球状组织的形成.半固态重熔加热使半固态AZ91D镁合金坯料初生固相的形态发生进一步的球化.     

The microstructure and magnetic properties of NdFeB magnets directly solidified at a low cooling rate

Nd_12.5Fe₈₂B_5.5 ribbons have been prepared by a melt spinning technique at a wheel speed ranging from 5 to 22 m/s. It was found that the wheel speed v_R dramatically influences the microstructure and magnetic properties of the ribbons. At an optimized v_R, a structure with single-phase Nd₂Fe₁₄B and an enhanced coupling between grains give rise to excellent magnetic properties. For example, the coercivity, remanence ratio, and maximum energy product of the best sample quenched at a wheel speed of 13 m/s are 1227.4 kA/m, 0.76, and 182.6 kJ/m³, respectively. In comparison with the samples from under- and over-quenched conditions and all the samples with annealing, the as-quenched sample fabricated at the optimized wheel speed has the best magnetic properties.     

Bi-Mn合金中MnBi析出相磁致织构的形成

研究了Bi-6%Mn合金从低于446℃开始的半固态凝固过程中,MnBi析出相磁致织构的形成过程和规律.结果表明,合金从355～446℃开始半固态凝固时,合金中的MnBi相在340℃(MnBi相顺磁-铁磁转变温度)附近发生形态突变,由规则的六方晶体转变为沿ab面长大的不规则片状晶体;析出相的磁致织构是在发生磁性转变生成铁磁性MnBi相后通过晶粒旋转取向形成的.合金从低于355℃开始半固态凝固,导致织构形成的磁感应强度阈值随着温度的升高而降低,从355～446℃之间开始的半固态凝固则相反.磁场中合金从低于355℃开始的半固态凝固有利于制取高性能的过共晶Bi/MnBi磁性复合材料.     

Evolution of the microstructure and hardness of a rapidly solidified/melt-spun AZ91 alloy upon aging at different temperatures

The effect of aging at different temperatures on a rapidly solidified/melt-spun AZ91 alloy has been investigated in depth. The microstructures of as-spun and aged ribbons with a thickness of approximately 60 µm were characterized using X-ray diffraction, transmission electron microscopy and laser optical microscopy; microhardness measurements were also conducted. It was found that the commercial AZ91 alloy undergoes a cellular/dendritic transition during melt-spinning at a speed of 34 m/s. A strengthening effect due to aging was observed: a maximum hardness of 110 HV/0.05 and an age-hardenability of 50% were obtained when the ribbon was aged at 200 °C for 20 min. The β-Mg₁₇Al₁₂ phase exhibits net and dispersion types of distribution during precipitation. The dispersion of precipitates in dendritic grains or cells is the main source of strengthening.