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。     

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。     

深过冷Ni—Sn共晶合金的快速凝固机制

本文通过净化法使 Ni-32.5wt-%Sn 共晶合金液获得深过冷,对该合金液在不同过冷条件下的凝固机制和组织进行了研究。结果表明:当过冷度小于约10K 时,该合金液凝固生成 Ni_3Sn相和 Ni(α)相层片共晶。在深过冷条件下,由于 Ni_3Sn 枝晶的自由生长速度远大于 Ni(α)枝晶的自由生长速度,再辉过程中,Ni_3Sn 相和 Ni(α)相不能以匹配方式生长,而由 Ni_3Sn 相作为领先相以枝晶簇方式生长。再辉过程中形成的枝晶簇,其内部 Ni_3Sn 枝晶进一步熔断粗化及 Ni(α)相在Ni_3Sn 枝晶间形成生长,最后形成非规则共晶组织。当过冷度小于130K 时,再辉之后,枝晶簇间存留有较大体积的成分仍为 Ni-32.5wt-%Sn 的合金液,这部分合金液在共晶平台阶段以层片共晶方式凝固,所以试样内部的组织由非规则共晶区和层片共晶区组成。     

熔体深过冷过共晶铝硅合金的凝固组织研究

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,熔体深过冷处理可抑制Al-(14～18) Si合金熔体在凝固过程中初晶硅的析出。当Al-18Si合金在800℃熔炼,保温时间超过30 min时,深过冷Al-18Si合金熔体在室温金属模型中凝固时可完全抑制初晶硅的析出,获得无初晶硅的凝固组织。     

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。     

深过冷合金中的非平衡现象分析

深过冷技术是快速凝固技术中的一种，它能实现金属或合金在慢速冷却条件下发生快速凝固，这就为研究者研究合金快速凝固中的一些非平衡现象提供了一种新的途径，讨论了影响熔体过冷度的主要因素，介绍了获得熔体深过冷的几种主要方法，分析了深过冷熔体的非平衡现象产生的原因。     

深过冷Cu-30Ni合金单向凝固组织的力学性能

研究了过冷0～210K的Cu－30Ni（原子百分数）合金的组织演化规律．在105～155K的过冷范围内实现了自由生长枝晶的单向凝固，获得了单向凝固的单晶组织.深过冷熔体的微观净化和单向快速凝固，有效地去除了合金中的微细夹杂物，减少了宏观偏析和校晶偏析，显著改善了材料的均匀性，在拉应力作用下材料从沿晶断裂转变为穿晶断裂与常规铸态组织相比，其延伸率、极限抗拉强度和0．2％屈服强度分别提高到原组织的25倍、3倍和1．3倍     

深过冷合金中的晶粒细化

深过冷熔体在一个临界过冷度下凝固,在很窄的过冷区间内晶粒尺寸将急剧减小,称之为晶粒细化.从研究过冷Ni基合金的晶粒细化现象入手,对迄今为止关于产生晶粒细化的各种机制做了较为系统的归纳和分析.并在此基础上,提出了存在的问题和今后的发展方向.     

深过冷定向凝固工艺过程的研究

利用过冷度的遗传性，提出了将合金熔体深过冷与传统定向凝固相结合的深过冷定向凝固技术，并在自制的实验装置上，对ＳＤＳ技术进行了探索性研究，实现了Ｃｕ与ｗ（Ｎｉ）为５．０％合金的深过冷和深过冷定向凝固。     

过冷Fe-Co合金的包晶凝固

采用熔融玻璃净化法使Fe-Co包晶合金实现了深过冷快速凝固。当熔体过冷度较小时,Fe-Co包晶合金的凝固组织为典型的包晶组织。借助电子探针分析和DTA差热分析,证实了非平衡条件下Fe-Co包晶合金凝固过程中发生了包晶反应和包晶转变。研究表明,深过冷Fe-Co包晶合金的非平衡凝固过程从理论上可以划分为4个阶段:初生δ相的形核与生长、包晶反应、包晶转变和γ相的外延生长。     

深过冷Sb-Sn过包晶合金的快速凝固

采用落管无容器处理技术研究了Sb74.7Sn25.3二元过包晶合金的快速凝固,获得的合金粒子直径D介于70～1080μm之间。理论计算表明,随着粒子直径的减小,过冷度和冷却速率均呈指数关系增大,最大过冷度为298K(0.36TL)。研究发现,在自由落体条件下,快速凝固组织由初生Sb固溶体相和包晶SbSn金属间化合物相组成,Sb固溶体相以非小平面和小平面两种生长方式长大。当过冷度增大时,释放的熔化潜热增多,初生相逐渐细化,非小平面初生Sb相由"粗大枝晶"向"碎断枝晶"转变,当D<400μm时,一次枝晶臂显著变短,二次枝晶间距明显减小;同时发生溶质截留现象,初生Sb固溶体相中溶质Sn的固溶度发生了显著拓展,由ΔT=32K时的7.86%(原子分数,下同)线性增大至ΔT=298K时的10.47%。     

深过冷Ni-Si共晶合金晶粒细化机制

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法,在Ni-Si共晶合金中取得了最大330K的大过冷度.研究了大块过冷Ni-Si共晶合金晶粒细化,发现在某一关键过冷度(△T*=184K)以上,合金晶粒尺寸明显细化.实验证实在过冷Ni-Si共晶合金中枝晶重熔和碎断是晶粒细化的主要原因.为了更好地分析其晶粒细化机制,基于枝晶生长LKT-BCT模型完成了相关的计算.     

深过冷Fe85B15亚共晶合金晶粒的细化机制

采用熔融玻璃与循环过热相结合的方法使Fe85 B15 合金熔体获得了320K的大过冷度,并在共晶组织中获得了晶粒尺寸为100～200nm的共晶相.理论分析和实验结果表明,合金熔体的大过冷为晶粒细化提供了驱动力,而形核率和晶粒生长速度随过冷度的变化决定了晶粒的细化.实验结果为通过深过冷快速凝固技术制备块体纳米晶材料提供了新的思路和重要的实验依据.     

快速凝固条件下Ni–Pb偏晶合金的组织演变机理研究

目的 研究过冷Ni–0.5%Pb(原子数分数)合金过冷组织的演化行为,阐明其组织演化和晶粒细化的基本机制。方法 采用熔融玻璃净化和循环过热方法制备出过冷度为0~255 K的试样,并结合枝晶生长的动力学–热力学模型,研究其深过冷快速凝固行为机制。结果 在0~255 K过冷度范围内,随着过冷度的增大,Ni–Pb偏晶合金的微观组织发生了2类晶粒细化现象,组织形态由粗大树枝晶向粒状等轴晶转变。结论 第1类粒状晶的形成是由于枝晶熟化和再辉重熔导致发达枝晶破碎,第2类粒状晶的形成是由于在应力和应变能的作用下,枝晶碎变和再结晶引起了晶粒细化。     

金属的凝固和凝固系数

本文根据耗散结构理论所建立的凝固模型,推导出的过冷度方程,指出金属的凝固与结晶凝固系数β是密切相联系的。其中结晶凝固系数为并且讨论了ρ值在不同情况下的物理意义以及β值在金属凝固中的作用。     

凝固的振荡机理及其模型

基于耗散结构中的Lotka—Volterra动力学模型,本文研究了凝固过程中的振荡作用,给出了凝固振荡模型,讨论了它的性质。这是一个动态凝固过程的模型,得到了已有实验的验证,可用来描述某些以前传统理论难以解释的现象。     

Liquid-phase Separation in Rapid Solidification of Undercooled Fe-Co-Cu Melts

The homogeneous liquid was separated into two phases,(Fe,Co)-rich L1 and Cu-rich L2,once the melt was undercooled below a liquid-phase separation temperature T sep.If the duration from T sep to T s1(solidification temperature of L1 phase),termed the liquid-phase separation interval t,exceeded a critical value,an egg-type structure was observed.By utilizing differential thermal analyses(DTA),the solidification process of the undercooled Fe-Co-Cu alloys was studied.Additionally,an immiscible boundary was obtained,which was a convex parabola with a symmetrical axis of x Cu =0.52.Depending on the relative amounts of L1 and L2,the minor phase was nucleated firstly to form liquid droplets and separated from the original liquids at the beginning of liquid-phase separation.     

凝固速率对Al-Ni合金组织特征的影响

采用气体雾化亚快速凝固工艺制备了Al-Ni合金粉末,并将粉末的组织形貌与金属模重力铸造的Al-Ni合金组织形貌进行了比较.实验结果表明,提高凝固速率可以使Al-Ni合金获得理想形貌的金属间化合物强化相.