Fe-Ni-P-B共晶合金的深过冷凝固组织演化

采用玻璃熔覆法使Fe-Ni-P-B共晶合金在不同过冷度条件下凝固,研究了其组织随过冷度的演化规律.结果表明,随着过冷度的增加,凝固组织形态逐渐从棒状规则共晶向不规则的粒状共晶组织转化.当T＜35 K时,棒状规则共晶组织随过冷度增加而逐渐细化;当35 K＜ T＜150 K时,凝固组织由团状非规则共晶与棒状规则共晶构成,且随着过冷度增加非规则共晶逐渐增多,规则共晶组织减少,共晶间距增大;当T＞150K时,获得完全非规则共晶组织.应用Jackson-Hunt共晶生长模型和枝晶熔断理论,对Fe-Ni-P-B共晶合金凝固组织形成机制进行了分析讨论.     

非规则共晶凝固理论研究的进展

通过各国学者数十年的不懈努力,现已建立了比较完善的规则共晶凝固理论模型,人们对共晶间距的选择机制及其形态转变有了较深刻的理解。有关非规则共晶凝固理论的研究工作虽有许多,但这些模型仍极不完善。本文中,在综合评述规则共晶凝固理论研究的基础上,着重阐述了近年来非规则共晶凝固理论的研究进展,提出了非规则共晶凝固理论研究的发展方向。     

金锡共晶合金凝固研究进展

金锡二元共晶合金钎料是一种广泛应用于高可靠微电子与光电子器件封装中的连接材料,目前我国对该类高性能钎料的凝固与成形控制缺乏深入系统地研究。合金铸态组织粗大和硬脆性金属间化合物的不均匀分布是导致合金加工成形困难的根本原因,铸态组织细化将显著提高合金的加工成形性能。综述了合金的快速凝固、熔体温度处理、孕育形核处理和熔体混合处理等对金锡共晶合金凝固组织细化及组织演变规律影响等方面的研究进展。     

非平衡凝固反常共晶研究进展

对共晶生长的凝固理论及非平衡凝固条件下产生的反常共晶的生长机制进行了评述。通过比较分析发现,现有的共晶生长理论模型不能够很好地解释反常共晶的形成,此外,发现不同的研究者对反常共晶的生长机制还有争议,关于两种反常共晶的划分标准未统一,对同一合金体系在深过冷快速凝固下产生反常共晶的临界过冷度有差异。综合现有研究结果,进一步研究反常共晶的生长机制对共晶凝固理论科学的发展将具有重要意义。     

非规则共晶定向凝固结构的标度律

数值求解了Al-Si共晶定向凝固耦合方程,讨论了凝固界面形态作为共晶相间距函数的变化规律共晶凝固界面临界分叉态对应于边缘稳定点和界面位置的极大值点。α-液相界面临界分叉是局域规则层状结构相间距选择点,而非规则片状结构相间距的选择点对应于β-液相界面临界分叉导出的两种结构的标度律得到了试验测定结果的支持     

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。     

Bi对共晶过共晶Al-Si合金耐磨性能的影响

共晶、过共晶Al—Si合金中加入元素Bi形成Al—Si—Bi多元合金，具有偏晶转变的结晶特点，由于Bi的不溶性及自润滑性，并以高弥散游离态分布于基体中使过共晶Al—Si合金的耐磨性大幅度提高。     

Fe-18.5％Mo-28.5％Si三元共晶合金的快速凝固研究

采用落管无容器处理和单辊急冷技术研究了三元Fe-18.5％Mo-28.5 ％Si共晶合金的深过冷快速凝固.结果表明,快速凝固合金的微观组织均由MoSi2、τ1(Fe5 MoSi4)和FeSi 3相组成.在自由落体条件下,随着液滴直径的减小,合金的凝固组织由两种二相共晶(MoSi2+τ1)和(MoSi2+ FeSi)向细小不规则的3相(MoSi2+τ1+FeSi)共晶转变;而在单辊急冷快速凝固条件下,三元共晶的凝固组织则以柱状晶为特征.随着冷却速率的增大,三元共晶组织都发生了显著的细化.     

Ag-Cu/Co-Sn共晶合金深过冷快速凝固反常共晶的形成研究

利用熔融玻璃净化循环过热的方法进行了Ag-Cu/Co-Sn共晶合金的深过冷快速凝固实验,并系统研究了熔体过冷度和微量Nb添加对反常共晶形成的影响。结果表明,快速凝固过程中共晶枝晶内部首先重熔形成反常共晶,随着过冷度的增大,共晶相的形貌从蠕虫状转变为球形颗粒,被重熔形成的固相颗粒将作为剩余液相形核生长的基底,Ag-Cu共晶中共晶两相形核具有非互惠性。Co-Sn共晶合金中添加Nb元素后样品内部反常共晶形成的临界过冷度由23 K降低至15 K,而表面组织中过冷度从45 K降低至30 K。由于样品表面与坩埚壁接触有利于结晶潜热消散,反常共晶形成的临界过冷度较高。Ag-Cu共晶合金温度再辉曲线上慢速凝固阶段持续的时间较Co-Sn共晶合金要长。     

高铝含量镁合金中的非正常共晶凝固组织观察与分析

采用砂型铸造近共晶成分的亚、过共晶镁-铝合金，并对合金液进行水淬快冷。采用OM、SEM、EDS、TEM等分析手段，分析了MgMg17Al12共晶结晶的领先相，观察了共晶组织形貌。结果表明：Mg—Al合金系的共晶领先相为β-Mg17Al12，且为非小平面相。当初生相为α枝晶时，共晶结晶前会在α枝晶周围先形成β相晕圈，共晶β相依附于其上领先生长；当初生相为β枝晶时，共晶β相直接依附于其上领先生长。高铝含量镁合金的凝固过程中，可能会形成一种带有板条状鱼脊特征的树枝状共晶组织，即先析出板条状共晶，然后侧向形成树枝状共晶，组成一种特殊结构的共晶形貌。     

Fourier Thermal Analysis of the Eutectic Formed in Pb-Sn Alloys

The effect of the presence of two different primary phases on the microstructural characteristics and solidification kinetics of Pb-Sn eutectic was analyzed using Fourier thermal analysis method (FTA) and microstructural characterization. Three Pb-Sn alloys, a hypoeutectic, an eutectic, and a hypereutectic alloy, were melted in an electric furnace under an argon atmosphere and poured into sand molds. Cooling curves were obtained and numerically processed using FTA. Microstructural observations of the probes indicate a lamellar morphology for the eutectic microconstituent of the hypereutectic alloy; the eutectic alloy shows the presence of both lamellar and anomalous eutectic and the hypoeutectic alloy shows only the presence of anomalous eutectic. FTA results indicate that in the case of the probes showing the presence of anomalous eutectic, there is a primary eutectic formed during recalescence at high undercooling and a secondary eutectic yielded at low undercooling at the eutectic plateau temperature. This result shows that the cause behind the observed differences in the eutectic morphologies of the experimental alloys lies on the nucleating ability of the primary phase available as a potential substrate for nucleation of the eutectic microconstituent.     

共晶硅的变质

文章综述了共晶硅的变质机理及常用变质元素的特性.最为人们接受的硅的变质机理是Lu和Hellawell提出的杂质诱发孪晶假说.Na变质能力强,但存在变质衰退快及过变质等问题.Sr具有较好的变质能力,同时变质有效期长,没有明显的过变质问题,其变质孕育期的长短主要与合金中的磷的含量有关.Sb变质具有长效性,重熔后仍然具有变质的能力,但变质效果较差,其变质机理与Na和Sr不同.     

改变共晶硅形态的研究

探讨了热处理规范对共晶硅形态的影响,结果表明,在高温下保温一定时间,在一定冷却条件下,共晶硅可以粒化;同时发现,随保温时间的延长,共晶硅会粗化、偏聚。对共晶硅形态的变化机理也作了初步探讨。     

改善Mg-Al系镁合金离异共晶β相的方法

Mg-Al系镁合金中的第二相主要是离异共晶袁森。相，其含量、形状、分布和大小对合金的力学性能和成形有很大的影响。综述了Mg-Al系镁合金国内外从晶粒细化方面来改善离异共晶袁森。相方法，并分析了不同方法的特点和机理，指出了现阶段存在的问题和今后的工作思路。     

钡对共晶铝硅合金组织和性能的影响

用含钡合金对共晶铝硅合金（ＺＬ１０９）进行变质处理，观察了钡的加入量、变质作用时间以及重熔次数等对合金组织和性能的影响。结果表明：钡在一定剂量范围内对共晶硅有良好的变质作用，同时具有良好的抗变质衰退能力和重熔特性，变质合金可获得较高的强度。借助扫措电镜和波谱仪对钡变质共晶硅的空间形貌和钡元素的分布状况进行了观察，并以此讨论钡的变质作用机制。     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

孕育形核处理对金锡共晶合金铸态凝固组织的影响

研究了添加微量Au或Sn作为孕育形核剂进行孕育形核处理对金锡共晶合金Au20Sn铸态凝固组织的影响。结果表明:添加微量Au或Sn进行孕育形核处理均将显著改善金锡共晶合金铸态凝固组织,特别是改变了初生相的结构、形貌和尺寸。初生相的结构由传统凝固组织中的’-Au5Sn相改变为-AuSn相,初生相的形貌和尺寸由粗大且分布不均的树枝状改变为细小且分布较为均匀的棒状或卵状,而且添加微量Sn比添加微量Au孕育形核处理后得到的凝固组织中初生相更趋均匀;同时,孕育形核处理也细化了共晶层片组织,共晶团的平均尺寸明显减小。