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.     

快速凝固Fe-Co合金中的亚稳相

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法,研究了Fe-Co合金在深过冷快速凝固中的亚稳相。结果表明,当熔体的过冷度达到某一临界数值(△T_(crit))时,亚稳相(b.c.c)在竞争形核中优先形核生长,并在随后的冷却过程中保留在凝固组织中。在γ单相区内等温退火3 h后,亚稳相完全转变为稳定相;在过冷Fe-Co合金的凝固组织中亚稳相是竞争形核-重熔-γ相外延生长-不完全固态相变的产物。     

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。     

过偏晶Cu-40wt%Pb合金的均质化凝固

利用电磁模拟微重力和深过冷的方法,对过偏晶Cu-40wt%Pb合金的凝固组织进行了研究.比较了通过上述方法得到的凝固组织与常规凝固条件下的凝固组织,结果表明:采用电磁模拟微重力方法的凝固过程中没有出现Stocks沉积效应,得到的凝固组织中Pb颗粒均匀地分布在Cu基体上;而采用深过冷方法获得的凝固组织中,过冷度在40～80K区间内Pb以纤维和颗粒的形式均匀分布在Cu基体上,并随过冷度的增加其分布的不均匀性亦增加.当过冷度超过80K时,第二相的重力沉积明显增加,并随过冷度的增加凝固组织中出现了与常规条件凝固一样的分层现象.     

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-Cu-Si合金熔体中的快速枝晶生长

为了揭示多元合金中的枝晶生长规律,采用电磁悬浮技术实现了Ni-10%Cu-10%Si三元合金的深过冷与快速凝固,实验中合金熔体获得的最大过冷度为236K。对合金快速凝固过程中初生相-αNi的枝晶生长速度测定结果表明,其与过冷度之间存在幂函数关系:V=1.6×10-13ΔT5.7。当ΔT较小时,随着ΔT的增加V增加缓慢,当ΔT较大时,随着ΔT的增加V迅速增加。对比分析表明,溶质Si对-αNi枝晶的生长影响显著,而溶质Cu则几乎没有影响。随着过冷度的增加,未发现-αNi相的微观形态从枝晶向等轴晶转变,但-αNi晶粒尺寸均随着过冷度的增加而急剧细化。     

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。     

磁场作用下偏晶合金凝固组织演变的数值分析

建立偏晶合金难混溶区凝固过程的两相数学模型,模拟研究了有、无磁场Al-10%Bi过偏晶合金微观组织演变,研究了温度、速度、第二相体积分数等物性参数对凝固组织宏观偏析的影响。结果表明,在磁场作用下温度场为中心对称分布,更有利于第二相液滴的均匀分布;电磁力抵消了部分重力和Marangoni力,使无磁场时外环流的速度场变为有磁场时斜向下的速度场,且速度明显降低,从而减轻了强对流导致的重力偏析;在磁场的作用下,试样底部第二相的体积分数减小,凝固组织宏观偏析得到改善。     

大块深过冷Al-Mn-(Si,B)合金准晶相的初生凝固

用“玻璃覆盖、熔盐净化及热循环”复合方法实现了大块Al－Mn－（Si;B）熔体的深过冷,获得了100K的过冷度,并自发生成准晶相．研究了准晶相的形核及生长形貌特点,结果表明,准晶相为初生凝固相．初生准晶相的形成归因于推晶相的固液界面能低于竞争晶体相.     

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.     

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Ni80.3B19.7合金的再辉和非规则共晶的形成

采用熔融玻璃净化结合气体保护的方法,使Ni80 3B19 7过共晶合金获得了407 K的大过冷度,研究了其在不同过冷度下快速凝固过程中的再辉行为.结果表明,Ni80 3B19.7过共晶合金在0～112 K过冷度范围内无明显再辉,在112～323 K过冷度范围内,其再辉曲线表现为两个再辉峰,而在323～407 K过冷度范围内,其再辉曲线为一个再辉峰.初生固相含量的随着过冷度的增大而增大,导致一次再辉度随着过冷度的增大而增大.深过冷Ni80 3B19.7合金凝固组织中非规则共晶的形成,归因于共晶两相在快速凝固阶段以自由枝晶的形式进行的非耦合生长和再辉后的慢速凝固阶段两相枝晶所发生的形态上的转变.     

The growth velocity-undercooling relationship of highly undercooled Ni and Ni-Cu melts

Solidification velocities as a function of initial bulk undercoolings were systematically investigated using high speed thermal imaging of highly undercooled pure Ni and Ni-Cu alloy samples. For pure Ni, the dendrite growth velocity increased continuously to a maximum value of about 52 m?s^?1 at a maximum undercooling of 320 K. For Ni-Cu alloy, the dendrite growth velocity first increased continuously and then discontinuously to a maximum value of about 55 m?s^?1 at 300 K. A clear discontinuity appeared in the growth velocity-undercooling curve is considered to be caused by the finite speed of solute diffusion in the bulk liquid ahead of the migrating solid–liquid interface.     

过冷度对Fe-Ni-P-B软磁合金凝固组织的影响

采用玻璃包覆法(fluxing)提纯和在不同温度下保温,获得了Fe40Ni40P14B6合金熔体的凝固组织,研究了过冷度对凝固组织的影响.结果表明,随着过冷度的增大,Fe40Ni40P14B6的凝固组织从亚共晶转变为共晶组织,晶粒尺寸明显减小.当过冷度超过某一临界值时,合金熔体发生Spinodal分解,形成网状结构的凝固组织并使晶粒显著细化,达到纳米尺度.在深过冷条件下,可获得块体纳米晶凝固组织.     

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。     

铸造Ti-1 5-3合金的凝固行为及组织分析

应用所设计的阶梯铸件的铸型,以及钨铼热电偶和由ADAM系列A／D数据采集及转换模块构成的计算机多通道温度数据采集处理系统,对Ti-15-3合金凝固冷却温度变化进行了实验测试与数据处理,测试了合金的浇注温度,液相线温度和固相线温度,得出合金的凝固温度区间为71℃,对合金阶梯铸件的补缩冒口进行宏观形貌观察表明：Ti－5－3高强钛合金的凝固呈集中补缩的特征,且孔洞内表面光滑,凝固组织观察表明：由于受金属铸型内壁激冷作用和铸件尺寸较小的影响,合金在接近铸型内壁或铸件尺寸较小部位处的铸态晶粒组织较细小,且出现较多黑色第二相的非平衡凝固组织。     

半固态AZ91D镁合金的压缩变形和显微组织

利用平行板触变压缩仪研究了电磁搅拌的半固态AZ91D合金试样的压缩变形和组织.结果表明:随着半固态压缩变形温度的升高,AZ91D镁合金试样变形的速度加快,即变形应变速度增大,但压缩应力不断下降;在某一载荷下,AZ91D镁合金试样压缩变形应力和应变呈明显的线性关系,与压缩温度的高低无关.随着半固态压缩载荷的提高,AZ91D镁合金试样变形的速度增加,应变速度增大,应力下降速度加快;在不同的压缩载荷下,AZ91D镁合金试样的压缩变形应力和应变都呈明显的线性关系.在实验中的各种半固态压缩变形条件下,初生α-Mg在压缩后AZ91D镁合金试样组织中的分布很均匀,几乎不存在组织偏析.当初生固相的形态呈球状结构,在相同的变形条件下,不同种类合金的半固态压缩变形规律非常相似.