凝固理论进展与快速凝固

本文综述了凝固理论的某些新进展，对高生长速率下的凝固热力学与形核、生长动力学，特别是非平衡溶质分配系数，形核孕育期与相选择，化学成分及熔体热历史对形核机制的影响，平界面的绝对稳定性，快速的枝晶／胞晶生长以及样品体积内快凝过程的发展等问题给出了定量的表述，文中还指出了对快凝过程进行分析和设计的工作步骤。     

快速凝固MlNi4．0 Al 0．3 Si 0．1 Fe0．6无Co贮氢电极合金的微结构和电化学性能

研究了单辊快淬快速凝固处理对无Co贮氢电极合金MlNi4．0Al0．3Si0．1Fe0．6的微结构和电化学性能的影响。XRD分析表明，快凝合金仍为单相CaCu5型结构，但合金相的成分和结构均匀性得到明显改善。金相观察和能谱分析显示，铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析，而快凝合金呈细小的胞状晶结构，合金中元素的分布趋于均匀化。电化学测试表明，快速凝固处理后合金的活化性能不变，循环稳定性得到显著改善，但其放电容量和高倍率放电性能有所降低。研究发现，快凝合金电极的交换电流密度Io以及氢在合金中的扩散系数D较铸态合金有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因。快速凝固处理导致无Co合金电化学性能的变化与合金的微结构的改变有关。     

快速凝固Al-Zr-Ti合金的组织结构

利用透射电子显微镜研究了快速凝固Al-Zr-Ti合金的组织结构。结果表明：快凝合金的显微硬度与其显微组织密切相关，快凝合金激冷态组织显示出单一相－过饱和Al基固溶体，此时显微硬度为220HV。快凝合金经420℃退火4h，具有立方结构的亚稳相L1-Al3(Zr,Ti) 析出，此时显微硬度达到峰值260HV。而经420℃退火20h，则L12相转变为DO23相，同时，显微硬度下降到150HV。     

原位生成TiC对快速凝固Al-8Fe合金显微组织的影响

通过对不同TiC粒子含量的快速凝固Al-8Fe合金条带显微组织的观察发展：随着TiC含量的增加，合金的显微组织产生明显的细化，使快凝合金条带的耐浸蚀区所占的比例增大，并在一定程度上抑制了初生Al6Fe块状相的生成，当TiC含量达到10％（质量分数）时，出现了大尺寸TiC颗粒聚集现象，同时生成少量初生Al6Fe块状相。     

电脉冲孕育处理对不同Si含量Fe-Si合金凝固组织的影响

研究了电脉冲孕育处理对Si含量为2.5%、1.5%、1.0%、0.5%的铁硅二元合金凝固组织的影响。在一定过热度(1550℃)的情况下,对不同成分的Fe-Si合金进行电脉冲处理,比较其凝固组织,结果发现:经电脉冲孕育处理后,Si含量为2.5%和1.5%的铁硅合金凝固组织发生了明显的细化,中心等轴晶区扩大,柱状晶变短。Si含量为1.0%和0.5%的铁硅合金凝固组织变化不明显。分析认为,电脉冲处理使Si原子的外层电子发生了杂化,成键能力增强,在合金熔体中形成了较多数量的原子集团,促进凝固时的形核,使凝固组织发生了细化。当Si含量较高时,金属熔体对电脉冲处理的响应更为明显。     

Ti对DZ68合金凝固和偏析的影响

利用电子探针等手段研究了不同Ti含量对DZ68合金凝固过程和偏析的影响.结果表明,随合金中Ti含量的增加,合金的初凝温度和终凝温度逐渐降低,凝固温度区间逐渐增大.当Ti含量达到0.55%～1.7%之间的某一值时,铸态合金中出现(γ+γ')共晶,并随Ti含量增加,(γ+γ')共晶数量增加.随合金中Ti含量的增加,W的负偏析程度显著增加,Cr由正偏析元素逐渐转变成负偏析元素.在终凝前,随合金中Ti含量的增加,凝固前沿固体中的Ti含量随凝同温度下降的平均变化速率增加,而Cr含量随凝同温度下降的平均变化速率下降.     

Al—Fe—V—Si快速凝固热强铝合金中“块状相”的产生条件

通过快凝试验和电镜观察，对Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ合金中块状相的产生条件进行了分析。结果表明，合金中块状相产生的温度范围为１１７３－１１０３Ｋ，当熔体在该温度区间的冷却速度Ｔ〈临界冷却速度Ｔｔｈ，而快凝开始后的Ｔ〉Ｔｔｈ时形成块状相加微胞晶的快凝缺陷组织，当在整个快凝过程中Ｔ〈Ｔｔｈ时，则形成块状相加粗胞晶的快凝缺陷组织。     

由实验相图和数值模型对Al-1.5Cu-3Zn合金凝固路径的预测

使用DTA和LMC定向凝固淬火技术分别确定了Al-Cu-Zn合金富铝角的液相面和固／液界面溶质分凝因数。基于一维平板模型的枝晶几何形状描述，使用数值模型计算了Al-1．5Cu-3Zn合金凝固过程中的液相浓度和平衡温度。发现在平衡凝固条件下，液相在α相区内结束凝固，Scheil非平衡凝固条件下的凝固过程在单变量线上结束，样品中初生晶相的含量为97．4％，非平衡共晶含量为2．6％；同时分析了液相混合条件对凝固路径的影响。     

快速凝固镁合金开发原理及研究进展

介绍快速凝固镁合金材料研究与开发的物理冶金原理及发展历程。在开发原理中着重介绍快速凝固镁合金的镁基固溶体扩展、新型弥散合金相的形成、晶粒及显微组织细化以及合金钝化等基础理论。在这些研发理论基础上，进一步阐述镁合金雾化快凝、模冷淬火和表面重熔这3种典型的快速凝固制备技术，举例说明了这3种快速凝固技术制备的多种镁合金的各项性能及显微组织特征。综合评价快速凝固技术制备镁合金材料的优势，说明快速凝固技术是开发新型镁合金材料，扩展镁合金在工程材料中应用的重要且具有发展前途的制备技术。     

合金快速凝固过程剖析

分析了合金快速凝固过程中液/固相变的基本原则。这些原则包括:传热及温度回升,亚稳及非平衡凝固热力学,生长动力学及溶质分布。为Al—33Wt%Cu及Al—5wt%Si两种合金计算了凝固动力学模型,并与试验结果作了对比。     

Anodic oxidation of Ta/Fe alloys

The behaviour of iron during anodizing of sputter-deposited Ta/Fe alloys in ammonium pentaborate electrolyte has been examined by transmission electron microscopy, Rutherford backscattering spectroscopy, glow discharge optical emission spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Anodic films on Ta/1.5 at.% Fe, Ta/3 at.% Fe and Ta/7 at.% Fe alloys are amorphous and featureless and develop at high current efficiency with respective formation ratios of 1.67, 1.60 and 1.55 nm V⁻¹. Anodic oxidation of the alloys proceeds without significant enrichment of iron in the alloy in the vicinity of the alloy/film interface and without oxygen generation during film growth, unlike the behaviour of Al/Fe alloys containing similar concentrations of iron. The higher migration rate of iron species relative to that of tantalum ions leads to the formation of an outer iron-rich layer at the film surface.     

Fe对镁合金性能的不良影响及其对应措施

Fe是镁及镁合金中的有害元素。介绍了镁合金中铁相的形态及其对镁合金组织性能的影响．综述了含Mn、B、Zr、Ti等镁合金除铁剂的研究现状及消除和改善铁相形态的措施,分析了影响除铁效果的因素,指出了今后镁合金除铁的研究方向是高效并确保镁合金良好的综合性能。     

快速凝固合金的研究发展趋势

介绍快速凝固技术、快速凝固晶态合金的显微结构特征，综述快速凝固技术在铸铁表面改性中的应用以及其他快速凝固合金的研究与发展，并提出快速凝固技术有待解决的一些问题。     

锌铁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

研究了熔炼所得Ｚｎ－Ｆｅ合金在３．５％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀电化学行为。分两个含铁量区段０－１％和１％－１０％考究了Ｚｎ－Ｆｅ合金的开路电位和线性极化电阻，并用ＳＥＭ观察腐蚀前后的表面形貌。探讨了Ｆｅ含量对合金腐蚀行为产生的影响及其作用机理。     

SELF-LUBRICATING BEHAVIOR OF Fe-Re BINARY ALLOYS

ＳＥＬＦ－ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＮＧＢＥＨＡＶＩＯＲＯＦＦｅ－ＲｅＢＩＮＡＲＹＡＬＬＯＹＳ￥Ｘｉｏｎｇ，Ｄａｎｇｓｈｅｎｇ；Ｌｉ，Ｓｈｉｚｈｕｏ；Ｊｉａｎｇ，Ｘｉａｏｘｉａ；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ，ＭＢ（ＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔ...     

用铜模快冷法制备均质Al—In过偏晶合金

采用铜模快冷工艺制备了均质的Al-In过偏晶合金，分析了合金熔配过程、合金成分以及冷却速率对显微组织的影响。研究结果表明，对于质量分数不大于30％In的合金成分，1173K时保温40min以上时可得到均匀的单一合金熔体。采用铜模快冷方法可以得到第二相颗粒均匀分布的至少4mm厚的均质合金薄板。In颗粒尺寸分布具有双峰分布形式。随着In含量的增加或薄板厚度的增大即冷却速率的降低，In颗粒的平均尺寸增大。     

快速凝固(2024Al)-20Si-5Fe合金的磨损行为

采用双级雾化水冷快凝与粉末冶金技术制备了（2024Al)-20Si-5Fe(质量分数.%)耐磨合金。分析了合金的微观组织。利用磨损实验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。结果表明：快凝粉末冶金合金具有比铸造合金更细小的微观组织。更高的耐磨性和减磨性。耐磨性是铸造合金的2．5－4倍。快凝合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损和疲劳磨损。耐铸造合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损、粘着磨损和部分氧化磨损。     

METASTABLE EXTENSION OF SOLID SOLUBILITY OF RARE-EARTH ELEMENTS IN Al

The splat folis of Al-RE(RE=Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er and Yb)binary alloys of 0.04—0.06 mm thickness were made by are-melting and hammer-anviltechnique,the.cooling rate is in 10~6 K/s order of magnitude.The metastable extendedsolid solubilities of these RE elements have been evaluated by measurements of the latticespacings of the rapidly solidified(RS)Al-RE alloys,they are 0.4,0.15,0.21,0.21,0.3,0.5,0.1,0.6,0.65,0.7,0.75,0.2 at.-% for above individual RE clements,respectively.Thesecondary phase in RS Al-RE alloys were identified to be Al_4RE for alloys containinglight RE and Eu elements and Al_3 RE for alloys containing heavy RE and Y elements.Some factors influencing the extension of solid solubility of Al-RE alloy were discussed.     

稀土元素在Al中固溶度亚稳扩展研究

采用锤—砧技术制备了厚0.04—0.06mm快速凝固Al—RE(RE=Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er,Yb)合金箔试样,冷却速度达10~6K/s,用点阵参数法测得上述稀土元素在Al中亚稳扩展固溶度分别为0.4,0.15,0.21,0.21,0.3,0.5,0.1,0.6,0.65,0.7,0.75和0.2at.—%测定了Al—轻稀土(包括Eu)系中第二相是Al_4RE;Al—重稀土(包括Y)系中第二相是Al_3RE,原子尺寸因素是控制RE在Al中固溶度亚稳扩展的主要因素。     

快速凝固Al-In偏晶合金的显微结构

采用单辊法快速凝固工艺制备均质的Ａｌ－Ｉｎ偏晶合金,并对所获得的快速凝固组织和形貌进行了观察和研究。结果表明,细小的Ｉｎ颗料均匀分布在Ａｌ基体中：在甩带厚度方向上,随着与激冷面距离的增大,Ｉｎ颗粒尺寸逐渐增大;在同一辊速条件下（同一冷却速率）,随着Ｉｎ含量的增加,Ｉｎ颗粒的平均尺寸也不断增大;同一成分条件下,随着辊速的升高,Ｉｎ颗粒的平均尺寸不断减少;单辊法快速凝固过程中第二相液滴通过Ｂｒｏｗｎｉ