Al-17.5In偏晶合金定向凝固规则第二相纤维的失稳判据

对Al-17.5In偏晶合金进行了定向凝固,考察了不同凝固速度对Al-17.5In偏晶合金凝固组织的影响.结果表明,在低速定向凝固时,通过偏晶反应析出的第二相纤维规则地排列在Al基体中.随着凝固速度的增大,第二相纤维逐渐演变成珍珠串状.分析了这种组织转变过程并推导出新的Al-17.5In偏晶合金规则第二相纤维失稳的判据.     

凝固速度对高温度梯度定向凝固Al-17.5In合金组织的影响

在高温度梯度下对Al-17.5In偏晶合金进行定向凝固,分析了其定向凝固组织形成机制,考察了不同凝固速度对Al-17.5In偏晶合金凝固组织的影响,获得了高温度梯度定向凝固条件下微观组织的演化规律,即在固定的高温度梯度下,随着抽拉速度的增大,第二相形态演化的过程依次为:规则的纤维状,发生颈缩的纺锤状,粗化的球状,均匀弥散分布于基体中。纤维间距随着凝固速度的增大而减小。     

Al-Cu-Si三元共晶合金的定向凝固组织

在5 K/mm温度梯度下,运用不同拉伸速率1、5、10、2 0、2 5和35 mm/min对Al-13.6Cu-6Si三元合金进行定向凝固试验,对定向凝固试样的横/纵截面进行显微组织观察,研究下拉速率对凝固组织的影响.结果表明,Al-13.6Cu-6Si三元合金定向凝固后获得了同一方向(即热流的反方向)生长的组织.下拉速率较小时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织由(α-A1+θ-A 12Cu)二元共晶和(α-Al+β-Si+ θ-Al2Cu)三元共晶组成；而当速率增大到5 mm/min及以上时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织中出现初生θ-Al2Cu相.在相同温度梯度时,随着下拉速率的增加,凝固组织排列更均匀有序,组织由胞状晶向柱状晶转变,且组织越来越细密.     

化学成分对定向凝固Al—In偏晶合金显微组织的影响

在高温度梯度下对不同化学成分的Al-In偏晶合金进行了定向凝固,分析了其定向凝固组织形成机制.Al-In亚偏晶合金定向凝固中,S1相首先析出,造成溶质在生长界面前沿的富集,在凝固界面的推移过程中不断长大,在晶界处形成粗化的第二相.Al-In偏晶合全在较低的定向凝固生长速度下,凝固界面呈现胞状生长模式,形成一个较长的被周围富集Al的S1相所包围的L2相纤雏.Al-In过偏晶合金定向凝固过程中,凝固通过液相不混溶区时,两个液相将迅速发生分离,分离后的两个液相由于显著的密度差进行沉积和凝并,形成弥散组织.随着抽拉速度的增大,第二相在基体中分布更加弥散和均匀.     

偏晶系Al-Bi合金的自生复合行为

在定向凝固条件下,研究了偏晶系Al-Bi合金的自生复合行为,考察了凝固速度和温度梯度对其自生复合行为的影响。试验结果表明偏晶反应可以生成两相有序排列的共生组织。在一定的温度梯度下,随着凝固速度的提高,组织由规则形态的纤维(或串状)组织向弥散分布的不规则组织转变。当G／V＞1．60×109K·s／2时,能得到规则的组织;反之,则得到不规则的弥散分布的组织,纤维间距与凝固速度的关系满足λ2V=C。     

过冷熔体定向凝固过程枝晶生长的相场法模拟

利用二元合金相场模型与溶质场进行耦合计算，以Al-4．5％Cu合金为例模拟了二元合金定向凝固的枝晶生长过程。研究了不同过冷度下二元合金过冷熔体定向凝固时枝晶的演化过程及其溶质场的分布情况。结果表明：利用相场模型可以逼真地模拟枝晶的生长过程，以及界面形貌从平界面向柱状晶生长的转变，可再现枝晶演变过程中相互之间的竞争生长和熔合现象。     

不同拉伸速度对Al-5%Cu定向凝固组织的影响

在一定的温度梯度下,改变拉伸速度,对Al-5%Cu合金进行了定向凝固试验,并采用扫描电镜对Al-5%Cu合金定向凝固组织进行了分析.试验结果表明:在加热区中,试样与热装置之间的传热主要受热辐射控制.通过对凝固过程的热分析发现,在当前试验条件下,凝固潜热的影响可以忽略.另外,随着拉伸速度的增加,凝固速度提高,凝固组织由胞状晶转变为树枝晶,枝晶逐渐细化,枝晶间距大大减小.     

Zn-Cu包晶合金定向凝固组织演化Ⅰ.实验现象及分析

对亚包晶、过包晶以及接近包晶点成分的Zn-Cu二元合金进行了定向凝固实验，研究其在45K／mm的温度梯度以及2-6400μm／s凝固速度下的组织选择及演化规律，发现Zn-2％Cu的低速凝固组织为η相单相生长，高速下为η相胞晶 胞晶间ε相的组织；Zn-2．7％Cu，Zn-3％Cu以及Zn-4％Cu的低速凝固组织为η相基体 ε相定向枝晶，高速凝固组织为η相胞晶 ε相等轴晶．基于最高界面生长温度判据，在充分形核假设下对凝固过程中的相选择规律进行了分析，并与实验结果较好的吻合。     

热溶质对流对定向凝固Al-Al2Cu过共晶合金组织的影响

采用垂直向下的高梯度定向凝固装置，研究了有热溶质对流的Al-38．5％Cu（质量分数，下同）过共晶合金中定向凝固组织变化。结果表明：热溶质对流造成界面前沿的溶质成分（Cu元素）沿轴向减少。在定向凝固速率为5μm／s，合金溶质成分减少到37％Cu以下时，合金定向凝固组织中，初生θ-Al2Cu相会消失，组织变为全耦合生长的共晶组织。合金凝固的固相分数（fs）≥0．49时，组织变为全耦合生长共晶组织所对应的溶质成分的理论计算结果与实验结果相吻合。     

急冷条件下Cu-Sn合金的快速枝晶生长

研究快速凝固Cu-xSn（x=7％，13．5％，质量分数）合金的相结构、组织形态和枝晶生长特性，将金属熔体热传导方程与Navier-Stokes方程相耦合，从理论上计算液态合金的冷却速率。结果表明：在急冷快速凝固条件下，Cu-7％Sn合金形成过饱和的单相α-Cu固溶体组织：Cu-13．5％Sn合金形成以亚稳的Cu137Sn相为主相、α-Cu为第二相的快速凝固组织：随着冷却速率的增大，溶质截留效应增强，合金相结构由复相向单相转变；沿垂直于辊面方向上合金的组织形态依次为近辊面细小等轴晶、中部柱状晶及自由面粗大等轴晶：增大冷却速率，晶体形态由柱状晶向等轴晶转变：在急冷快速凝固过程中，α-Cu和Cu137Sn相均以枝晶方式生长；随温度梯度的增大，晶体生长速率呈线性增大。     

Microstructure evolution of Cu-Pb monotectic alloys during directional solidification

1 Introduction Monotectic alloy is an important class of alloy whose binary phase diagram has a miscibility gap, in which the original single liquid will decompose into two distinct immiscible liquids within a few seconds. In the normal gravity field, a …     

磁场作用下Al-Pb偏晶合金的凝固过程

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行定向凝固实验, 考察了合金成分、凝固速度、恒定磁场对凝固组织的影响. 模拟研究了恒定磁场作用下Al-Pb合金定向凝固组织的形成过程, 分析了磁场的影响机理和合金成分、凝固速度、磁场强度对弥散型凝固组织获得的影响. 模拟和实验均表明恒定磁场促进弥散型偏晶合金凝固组织的形成.     

Microstructural evolution during upward and downward transient directional solidification of hypomonotectic and monotectic Al–Bi alloys

Upward directional unsteady-state solidification experiments were performed with both a hypomonotectic Al–2.0 wt% Bi alloy and a monotectic Al–3.2 wt% Bi alloy. Besides, the monotectic composition (3.2 wt% Bi) was directionally solidified under downward transient heat flow conditions, which enables the effects of melt convection on the final microstructure to be evaluated since the collective downward movement of Bi-rich particles is favored in such case. This is due to the density differences between the two coexisting liquid phases. The thermal parameters such as cooling rate, growth rate and thermal gradient were experimentally determined by data collected from cooling curves recorded along the casting length. The monotectic features observed in the Al–3.2 wt% Bi alloy castings, i.e. the interphase spacing and Bi-rich particles diameter were correlated with the growth rate and thermal gradient. The cell spacing was experimentally determined for the Al–2.0 wt% Bi alloy as a function of both the cooling rate and tip growth rate. These experimental data were compared with the main predictive cellular growth models from the literature. A comparison between upward and downward unsteady-state solidification results for the interphase spacing and Bi-rich particles diameter has also been conducted.     

恒定磁场作用下Al-Pb合金快速定向凝固

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行了快速定向凝固实验,考察了磁场强度对凝固组织的影响,分析了磁场的作用机理.结果表明,恒定磁场能显著减弱熔体对流,提高凝固界面前沿液-液相变过程的空间均匀性,减缓液滴的碰撞凝并速度,使凝固试样中的弥散相粒子最大和平均尺寸减小,粒子尺寸分析布范围变窄,有助于获得弥散型偏晶合金凝固组织.     

The real-time,high-resolution x-ray video microscopy of solidification in aluminum alloys

The directional solidification of thin alloy sheets in a Bridgman furnace has been studied by x-radiography using high-brilliance synchrotron x-radiation in combination with a low-noise, fast-readout camera. Spatial resolutions down to 1.5 μm and a temporal resolution of about 0.15 s have permitted real-time video microscopy of microstructural evolution during columnar and equiaxed dendrite growth and eutectic and monotectic growth. The technique has also allowed for direct observations of important solidification phenomena such as dendrite fragmentation and porosity formation, primarily in aluminium alloys. As a result, insights have been gained into mechanisms of dendrite fragmentation, criteria for dendrite tip kinetics and interface stability during transient growth, and microstructure formation mechanisms during monotectic solidification. The results are expected to be important for validation of dendrite growth models. This paper presents a review of the technique as well as examples of images obtained during solidification of aluminum alloys.     

温度梯度和冷却速率对ZL205A合金凝固组织及性能的影响

由于在不同温度梯度下ZL205A合金冷却速率对凝固组织的影响不同,采用不同壁厚的阶梯状结构的合金,在不同凝固条件下制备厚度不同的合金试样,探究了冷却速率及温度梯度对合金凝固组织及T5处理后合金抗拉伸强度及延伸率的影响,同时探索了合金的相变规律与组织和性能的关联效应。实验结果表明：由壁厚差引起的温度梯度对合金的微观组织及形貌会产生一定的影响,降低温度梯度的合金力学性能显著提升,T5处理后合金的抗拉伸强度达到506 MPa。     

生长速度与试样直径对定向凝固Ti-46Al-8Nb合金显微组织和硬度的影响

对Ti-46Al-8Nb（摩尔分数,%）合金进行布里奇曼型定向凝固实验,考察生长速度和试样直径对合金显微组织、相变路径和硬度的影响。结果表明,随着生长速度的增加和试样直径的减小,凝固过程由完全β相凝固转变为具有包晶反应的凝固过程,其最终显微组织为α2/γ层片及有α2/γ层片和B2相组成的多相组织。以上结果是由扩散和对流的减弱造成的溶质富集而引起的。包晶反应的发生往往导致严重的溶质偏析,其中溶质Al和Nb的偏析使得层片组织较为粗大。因此,在较高生长速度下发生包晶反应时,合金硬度值急剧下降,硬度曲线随着生长速度的增加呈不连续变化。严重溶质偏析导致的粗大层片组织也使得该成分合金的硬度低于其他Ti Al基合金的硬度。     

定向凝固包晶合金带状组织的形成机制及相选择Ⅱ.相选择

利用充分形核假设和成分过冷准则以及相稳定生长的最高界面温度判据,对包晶合金低速平界面凝固前沿尚未确立稳态成分分布的情况进行了分析,并考虑到相生长的历史相关性,建立了从初始到稳态的整个过渡区间,随凝固距离变化的相选择模型,与Hunziker模型相比,更清楚地分析了整个凝固过程中发生的相和组织形态的转变,对实验现象进行了更合理的解释,对Ti-Al合金相选择图的计算结果与理论分析一致。     

温度诱导的液-液结构转变对Sn-10％Bi合金凝固的影响

以温度诱导的液-液结构转变为切入点,研究了Sn-10％Bi合金经不同过热处理后凝固行为和凝固组织的变化.首先利用自制的定向凝固装置进行了液-液结构转变对Sn-10％Bi合金的定向凝固影响的研究.然后测定经不同过热处理的合金熔体相应的凝固曲线,并观察凝固组织.结果表明,相对于在结构转变前保温处理的熔体,经历了结构转变的合金熔体,凝固时所需过冷度增大,并且凝固组织显著细化;揭示了温度诱导液-液结构转变对合金凝固行为及组织有着明显影响.