快速凝固Ti-48Al合金的组织及纳米硬度(英文)

研究冷却速度对熔体旋转法制备的快速凝固Ti-48%Al合金组织的影响。结果表明:同传统凝固相比,快速凝固明显细化了Ti-48%Al合金的组织,并使合金的成分变得均匀。随着冷却速度的增加,合金的晶粒明显细化。研究薄带厚度、辊速与冷却速度的关系。随着辊速的增加,冷却速度增加,薄带厚度呈减小的趋势。由于细晶强化的作用,快速凝固薄带的纳米硬度随着冷却速度的增加而增加。     

单辊旋铸CuFe15合金的冷却速度模拟

建立了单辊旋铸凝固过程的数值分析模型,将真空室、冷却辊和样品带作为一个整体换热系加以考虑,以单辊旋铸CuFe15和CuFe10合金条带为模拟对象,通过采用一维傅立叶热传导方程描述热传输过程,结合热传导理论和凝固理论对热传导方程的数学解析求解,计算了单辊旋铸法制备Cu-Fe合金薄带的冷却速度,得到了铜辊制备200μm厚CuFe15合金薄带的自由侧在凝固结束时的冷却速度为1.5×106K/s.这与早期人们预测的单辊甩带法的冷却速度相当.     

单辊快速凝固Mg-4.8Zn-0.6Y合金的组织

采用单辊快速凝固方法制备了Mg-4.8Zn-0.6Y合金薄带,利用SEM、TEM、XRD、EDX及DTA,研究了合金的显微组织、相组成、偏析及凝固特征。结果表明,快速凝固制备的Mg-4.8Zn-0.6Y合金由过饱和的α-Mg固溶体、准晶I(Mg3YZn6)和X(Mg12YZn)相组成,自由表面晶粒为1~3μm的细小等轴晶。凝固过程的冷却速度为4.60×106~1.04×107 K·s-1,满足准晶相析出所需的冷却条件。沿薄带厚度截面Mg、Zn和Y的分布比较均匀,仅存在少量偏析,晶内也存在微观偏析。偏析是由于从辊面到自由面凝固速度的差异及溶质传输和晶格结构造成的,其中Zn元素偏析最大,Y次之,Mg最小。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10m/s和20m/s时,基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α₂相颗粒和片层组织;辊速进一步增加至30m/s时,基体转变为α₂相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09GPa增加至辊速为30m/s时的10.48±0.13GPa。该结果为研究TiAl合金组织转变,减小TiAl合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

快速凝固法制备Mg-Al-Ca合金薄带

通过单辊快淬法制备了Mg-8.2Al-4.7Ca合金薄带,采用XRF、XRD、金相显微分析、显微硬度测量等分析方法研究了其凝固组织及相结构,以及转速对镁合金条带厚度和显微硬度的影响。研究结果表明,急冷快速凝固条件下,合金形成非晶相 细小hcp-Mg(Al,Ca)相;镁合金薄带显微组织沿厚度方向分为近辊面细晶区、内部柱状晶和自由面粗晶区;随着辊速的提高,晶粒不断细化,薄带的硬度不断提高。晶粒细化是显微硬度提高的主要原因。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(原子分数,%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10和20 m/s时,基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α_2相颗粒和片层组织;辊速进一步增加至30 m/s时,基体转变为α_2相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09 GPa增加至辊速为30 m/s时的10.48±0.13 GPa。该结果为研究Ti Al合金组织转变,减少Ti Al合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

Preparation and Characterization of CuFe Alloy Ribbons

首先采用高频感应熔炼法制备不同Fe含量的CuFe母合金,在对其组织与性能研究基础上采用单辊快速凝固甩带法制备了合金CuFe合金薄带,对不同成分的CuFe合金薄带相结构、组织进行分析表征。结果表明,Fe 含量在2%~10% (质量分数) 的范围内,随着Fe含量增加,合金的微观组织中富Fe枝晶数量增多且发生粗化。CuFe母合金的电导率随Fe含量增加逐渐降低,而硬度随之增大。Fe含量为 8%的 CuFe 合金组织中 Cu 基体的显微硬度较高。CuFe合金薄带组织中晶粒非常细小,从辊面到自由面由于凝固速度的差异,合金薄带组织中晶粒逐渐变粗。对 CuFe合金薄带进行XRD分析,未发现Fe的衍射峰,仅有Cu的衍射峰;同时发现随着Fe含量的增加,Cu的衍射峰逐渐降低并且变宽,并向低角度偏移,同时Cu (220)点阵常数增大,结合Cu-6.0%Fe的SEM分析,表明Fe固溶入Cu中,形成了CuFe固溶体     

快速凝固Cu83Fe17合金的显微组织

通过采用扫描电镜(SEM)研究了真空感应熔炼和单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织和凝固行为.结果表明,真空感应熔炼Cu83Fe17合金的显微组织主要以初生的富Fe枝晶形式存在于Cu基体中,单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织呈现富Fe枝晶和富Fe球状并存的两种形貌.富Fe相的形貌和大小随着条带厚度的变化而变化.富Fe球的大小分布不均,靠近自由面的富Fe球直径比接触面要大.分析表明,合金快速凝固过程中发生了亚稳态的液相分离.此外,采用一维热传导方程对Cu83Fe17合金的冷却速度进行模拟,计算得到合金条带自由侧在凝固时的冷却速度为1.5×106 K/s.     

非平衡凝固下Nd8Fe86B6合金的显微组织及凝固行为

研究非平衡凝固条件下Nd8 Fe86 B6合金显微组织和凝固行为的变化规律.结果表明,Nd8 Fe86 B6合金随着冷却速度的增大,组织发生明显变化.当冷却速率低于1.3×103 K/s,组成相为Nd2 Fe14 B、α-Fe和富B相;冷却速率介于1.3×103～3.95×105 K/s之间组成相为Nd2 Fe14B和α-Fe相;当冷却速率介于3.95×105～4.51×105 K/s时,相组成为Nd2 Fe14 B相和非晶相;冷却速率大于5.39×105 K/s时组织为完全的非晶相.随着冷却速率的增大,各个相的尺寸由微米级别减小到纳米级别.     

CuFe合金薄带的制备与表征（英文）

首先采用高频感应熔炼法制备不同Fe含量的CuFe母合金,在对其组织与性能研究基础上采用单辊快速凝固甩带法制备了合金CuFe合金薄带,对不同成分的CuFe合金薄带相结构、组织进行分析表征。结果表明,Fe含量在2%~10%(质量分数)的范围内,随着Fe含量增加,合金的微观组织中富Fe枝晶数量增多且发生粗化。CuFe母合金的电导率随Fe含量增加逐渐降低,而硬度随之增大。Fe含量为8%的CuFe合金组织中Cu基体的显微硬度较高。CuFe合金薄带组织中晶粒非常细小,从辊面到自由面由于凝固速度的差异,合金薄带组织中晶粒逐渐变粗。对CuFe合金薄带进行XRD分析,未发现Fe的衍射峰,仅有Cu的衍射峰;同时发现随着Fe含量的增加,Cu的衍射峰逐渐降低并且变宽,并向低角度偏移,同时Cu(220)点阵常数增大,结合Cu-6.0%Fe的SEM分析,表明Fe固溶入Cu中,形成了CuFe固溶体。     

快淬Fe_(85)Ga_(15)合金的显微组织和磁致伸缩性能

采用熔体快淬方法制备了不同辊速(v=12m/s、15m/s、20m/s)条件下的Fe_(85)Ga_(15)合金薄带样品,对薄带样品的组织结构和磁致伸缩性能进行了研究.结果表明,合金薄带的组织结构和磁致伸缩性能与快淬时的冷却速度密切相关,v=20m/s辊速条件下制备的薄带在磁场为45kA/m时,其磁致伸缩系数λ达-125×10~6,伸缩曲线尚未完全饱和.对薄带组织形貌的观察表明,薄带样品内晶粒沿薄带厚度方向呈现出取向性排列.XRD分析表明,辊速的提高可以抑制有序DO_3相的析出,α-Fe相和非对称DO_3结构的Fe_3Ga相衍射峰发生重叠并有劈裂现象.TEM分析表明,合金基体中存在着富Ga原子团簇.薄带样品大的磁致伸缩系数主要来源于样品强的形状各向异性和非平衡制备条件下合金内部的特殊晶体结构.     

Production of rapidly solidified Cu-Sn ribbons by water jet cooled rotating disc method

In order to obtain rapidly solidified ribbons, it is important to control and understand the mechanism of ribbon formation. In this study, rapidly solidified Cu-Sn ribbons were produced by water jet cooled rotating disc method. The produced ribbons had typically 15-95 μm thickness, 3-6 mm width and 45-72 mm length depending on process parameters. Increasing the disc speed from 50 to 75 m s⁻¹ resulted in a decrease of ribbon thickness from 75 to 34 μm. From the disc-side to the air-side surface of the ribbons, the microstructure of the ribbons consisted of three distinct zones: fine grained microstructure (chill region), columnar zone and cellular/equiaxed region. The columnar zone/ribbon thickness ratio decreased with increasing ribbon thickness. The estimated cooling rates of 20 and 90 μm thick ribbons were 1.98 × 10⁶ and 5.49 × 10³ K s⁻¹, respectively.     

冷却速度对快淬Fe-Si-B-Cu合金结构和磁性能的影响

采用单辊旋淬法,以不同的轮辊转速(50、40、30和25 m/s)制备高Fe含量Fe_(82.65)Cu_(1.35)Si_2B_(14)非晶合金薄带,研究了冷却速度对快淬合金结构和性能的影响.结果表明:随冷却速度的降低,淬态Fe_(82.65)Cu_(1.35)Si_2B_(14)合金的条带厚度逐渐增大,合金由完全的非晶态结构转变为非晶与纳米晶的混合结构;同时,随冷却速度的降低,一次晶化温度下降,材料的饱和磁感应强度逐渐增加,在轮辊转速为25 m/s时,淬态合金的饱和磁感应强度达到1.4 T.     

快淬参数对Nd9.5Fe84B6.5合金磁性能和微观结构的影响

本文采用直接快淬法制备了Nd_9.5Fe₈₄B_6.5合金,研究了腔室压力和甩带速度这两个快淬参数对其磁性能和微观结构的影响,建立了两者之间的关联性。研究发现：熔体快淬过程中在其它条件保持不变时,腔室压力和甩带速度之间存在着互相补偿的关系。腔室压力为0.03 MPa、快淬速度为19 m/s时制备的条带样品与腔室压力为0.05 MPa、快淬速度为15 m/s时制备的样品厚度和磁性能的数值相近。X 射线衍射和透射电子显微镜的结果表明：这两种条件下得到的条带样品具有相同的相组成和相似的微观结构。因此,通过调整腔室压力和甩带速度可以得到微观结构和磁性能相近的条带样品,这将为制备高性能的稀土永磁材料及其工业化生产提供指导。     

Fe-Nd-Al系非晶合金条带样品的磁性机理研究

摘 要: 对Fe53Nd37Al10合金甩带速度为40 m/s和20 m/s条带样品的磁性能、磁粘滞行为和微观结构进行研究,分析了该合金条带的矫顽力机理。结果表明：Fe53Nd37Al10合金甩带速度为40 m/s和20 m/s条带样品的剩余磁化强度Mr分别为33.50 Am2/kg和36 .05 Am2/kg,矫顽力iHc为62.00 kA/m 和121.50 kA/m。40 m/s条带样品的热涨落场Hf,激活体积Va和激活直径Da分别为2.47 mT,3.90×10-18 cm3和19.53 nm;而20 m/s条带样品为2.73 mT,3.53×10-18 cm3和18.89 nm。40 m/s条带样品里面存在直径小于5 nm的纳米团簇,而20 m/s条带样品的纳米团簇直径为5-10 nm,且纳米团簇数量更多。Fe-Nd-Al非晶条带里面同时存在交换耦合和钉扎两种作用,纳米团簇的尺寸和数量,以及多个团簇组成的作用单元是影响非晶条带矫顽力的主要原因。     

Calculation of cooling rate of amorphous aluminum alloy melt-spun ribbons

Based on the heat transfer theory and liquid solidification theory, the heat transfer during the rapid solidification process of amorphous ribbons prepared by melt spinning was approximately modeled by one-dimensional heat conduction equation. Besides, integration with the temperature gradient, the relationship between the ribbon thickness and solidification time was derived according to the boundary conditions of ribbon-copper wheel. A simply theoretical model was obtained to calculate the cooling rates of aluminum amorphous ribbons. According to the above theoretical model, the critical cooling rate of aluminum amorphous ribbons by melt spinning is above 10^6 K/s, which proves that the aluminum based alloys belong to the marginal glass forming ability of alloys. The calculated results are in good agreement with other estimated values reported previously.     

Characterization of nanostructured Nd–Fe–Al permanent magnets

Rapidly solidified Nd₆₀Fe₃₀Al₁₀ alloys produced in the form or ribbons or 1 and 5 mm diameter rods were examined using transmission electron microscopy (TEM), XRD, magnetic measurements, and Mössbauer spectroscopy. Strong dependence of the structure and magnetic properties on cooling rate was proved. The present work concerns the microstructure on the nanometric level (HRTEM) of the Nd₆₀Fe₃₀Al₁₀ alloy.The specimens were in a form of 1 and 5 mm diameter rods and a rapidly solidified ribbons, prepared at a roll speed of 30 m/s. The high-resolution images shown large regions where the crystalline phase is present. The size of the crystallites depends on the quenching rate, which also influences the composition of the amorphous phase. In both, ribbon and rod samples, well defined boundaries of nanoscale grains of similar crystallographic orientations were observed. Basing on the observations in the dark field, we can say that the precipitates often form agglomerates whose components maintain the same crystallographic orientations. The studies revealed that the crystalline grains are frequently separated by a narrow layer of an intermediate phase.The EDS examinations reveal that the individual crystallites differ in their chemical composition, but in all nano-regions examined, all the components of the alloy occur simultaneously, in the proportions varying around the average composition of the alloy.     

冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和微观组织的影响

采用冷却曲线测定、光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)研究了冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和凝固组织的影响。结果表明,在冷却速度为0.69~11.8℃/s的范围内,Al-3Fe合金的显微组织均由α-Al枝晶、初生富Fe相及枝晶间的共晶组织组成,其中富Fe相主要为Al₃Fe、Al₅Fe₂和Al₆Fe相。冷却速度对Al-3Fe合金的凝固特性和凝固组织有明显的影响。随着冷却速度的提高,合金初生相形核温度和共晶反应温度降低,合金的凝固组织明显细化。