NiAl金属间化合物的快速凝固组织

用单辊快速凝固法制备了Ｎｉ原子分数为０．５３－０．６０的Ｎｉ－Ａｌ金属间化合物薄带，研究了成分与微观组织的关系，发现试样均为Ｂ２型单相ＮｉＡｌ，Ｎｉ０．５３Ａｌ０．４７的快速凝固组织为１０μｍ左右的等轴晶，Ｎｉ０．５６Ａｌ０．４４－Ｎｉ０．６Ａｌ０．４的组织分别为５μｍ左右的不规则和规则柱状晶，发现近理想配比的ＮｉＡｌ在快速凝固时形成针状晶亚结构。     

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。     

深过冷熔体激发快速定向凝固

阐述了深过冷的方法，深过冷的遗传性，深过冷度的理论极限以及深过冷熔体激发发快速定向凝固的试验方法及其凝固过程，给出了深过冷熔体（Ｃｕ－５ｗｔ％）激发快速定向凝固与铸态试验激发快速定向凝固的初步试验结果。     

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。     

Al-Si-Ti-Ce 合金的快速凝固过程及微观组织

本文探讨了含 Si 量为13wt-%的 Al-Si-Ti-Ce 合金条带的快速凝固过程及其微观组织特征。结果发现,对由旋铸法制备的厚约50μm 的 Al-Si-Ti 合金条带而言,第三组元 Ti 的引入使合金条带的初始过冷度大为减小,而在 Al-Si-Ti 合金中引入第四组元 Ce 后,又可使合金条带的初始过冷度得以提高。但 Ce 对二元 Al-Si 合金则不具备提高初始过冷度的能力。在 Al-Si-Ti-Ce 快凝合金中,以电子衍射法发现了一种 Al-Ti-Ce 三元相,该相属立方结构,点阵常数为1.428nm,化学组成可近似表达为Al_(19)Ti_4Ce_2或 Al_3(Ti,Ce)。     

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%。     

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。     

定向凝固金属间化合物的研究进展

金属间化合物具有高熔点、高强度、良好的抗氧化和耐腐蚀等性能,被广泛应用于航空航天、能源动力、冶金工程等方面,然而金属间化合物的室温脆性限制了其发展及应用。目前常采用热处理、合金化、机械合金化等技术手段解决金属间化合物室温脆性的问题。其中,采用定向凝固技术制备的共晶自生复合材料受到了广泛的关注,该技术通过控制凝固参数,改变材料组织和相组成来提高材料性能。本文介绍了Ni-Al系、Ti-Al系、Nb-Si系、Fe-Al系几种常见金属间化合物,简述了几种常见金属间化合物的性能及特点,总结了定向凝固Ni-Al系、Ti-Al系、Nb-Si系、Fe-Al系金属间化合物的组织特征、性能特点、应用情况,并展望了定向凝固金属间化合物未来的发展方向。     

过冷Cu-Ni-Fe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－390Ni－60Fe（mg·g－1）合金过冷熔体凝固组织的演化规律在过冷度25～304K的范围内，其凝固组织的形态有两次突变：第一次是在过冷度110K时，因枝晶熟化被抑制，由枝晶重熔形成的粒状晶转变成高度细化的细枝晶；第二次发生在过冷度180K时，组织因细枝晶再结晶转变成均匀的准球状晶粒     

快速凝固AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的微观组织演变和力学性能

使用真空快速凝固设备制备不同直径的AlCoCrFeNi_2.1合金铸棒和薄带,研究了冷却速率对多主元共晶高熵合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,全部试样均由FCC和B2两相组成。不同直径的合金铸棒均为常规共晶组织,只在表层某些位置观察到胞状共晶组织。铸棒的直径越小,冷却速率越大,规则共晶组织的片间距(λ)越小,其屈服强度越高。当铸棒直径由8 mm减小至2 mm时表层区域的λ值由530.4 μm减小至357.0 μm,轴心区域的片间距由712 μm减小至474 μm,合金的屈服强度由690 MPa提高到877 MPa。结合合金薄带的微观组织分析结果表明,随着冷却速率的提高AlCoCrFeNi_2.1合金依次形成规则和非规则混合共晶组织、胞状共晶组织和树枝状组织。     

强磁场下Cu-50%Ag合金定向凝固过程中的组织及固液界面形貌演变

目的 研究强磁场下Cu-50%(质量分数)Ag合金定向凝固过程中的组织演变、固液界面形貌变化及溶质迁移行为,分析强磁场对金属凝固过程的作用机制,为强磁场下的金属材料制备提供理论借鉴和指导。方法 在不同的凝固速率与磁场条件下进行定向凝固和淬火实验,对合金的定向凝固组织、糊状区与固液界面形貌以及溶质分布行为进行考察。结果 强磁场破坏了凝固组织的定向生长,使凝固组织转变为枝晶与等轴晶共存的形貌;强磁场诱发了熔体对流,减少了糊状区中溶质的含量;强磁场改变了固液界面处的溶质分布和固液界面形貌,破坏了固液界面的稳定性。结论 强磁场通过洛伦兹力和热电磁力的共同作用,诱发了糊状区内液相的纵向环流,改变了固液界面及糊状区中的组织形貌与元素分布。     

快速凝固锌铝合金微观形貌研究

利用单辊急冷法制备了一种锌铝合金，通过XRD分析表明，合金相组成主要为过饱和相α’和富锌相η，以及微量的介稳定相ε-CuZn4。ESEM及TEM观察结果发现，快速凝固所得合金晶粒为等轴晶，并且极其细化，甚至达到纳米级别，其中Si元素以特殊圆薄片状单质存在，较高含量的Si元素未出现偏析，均匀分散在基体中。     

Competitive Nucleation and Rapid Growth of Co-Si Intermetallic Compounds during Eutectic Solidification under Containerless Processing Condition

The liquid-solid transitions of (Co2Si+CoSi) and (CoSi+CoSi2) eutectic alloys were realized in drop tube and the rapid eutectic growth mechanism of intermetallic compounds was examined. The experimental and calculated results indicate that with increasing Co content, the intermetallic compound prefers nucleating primarily. The eutectic microstructures experience the transitions of ’lamellar-anomalous-divorced’ eutectic with undercooling. In undercooled state, the growth of CoSi intermetallic compound always lags behind others, and no matter how large the undercooling is, this intermetallic compound grows under the solutal diflusion control. The calculated coupled zone demonstrates that (Co2Si+CoSi) eutectic can form within certain undercooling regime, when the composition is in the range from 23.6% to 25.4% Si. And the calculated coupled zone of (CoSi+CoSi2) covers a composition range from 40.8% to 43.8% Si.     

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。     

单相合金快速凝固组织形成原理及应用

回顾了固液界面形态稳定性理论,分析了单相合金快速凝固组织形成的原理,最后介绍了快速凝固技术的最新应用。     

快速凝固Al-Fe基合金的组织演化和相选择

对Ａｌ－７．８３Ｆｅ,Ａｌ－５．１６Ｆｅ（ｗｔ％）两种Ａｌ－Ｆｅ快凝条带中不同冷速部位组织进行了ＴＥＭ分析,着重考察了Ａｌ－Ｆｅ快凝合金的组织演化演化及其各竞争初生相的析出次序。结果表明,Ａｌ－Ｆｅ合金快凝组织与成分及熔体的冷速有关,对一定成分的合金,当增加其熔体冷速时,亚稳ＡｌｍＦｅ相优先于Ａｌ６Ｆｅ相析出,初生α－Ａｌ相优先金属间化合物相析出,当合金中Ｆｅ含量越低,形成无一金属间化合物的相单－     

激光快速凝固Al-Mn合金的组织选择规律研究

利用 5k W CO2 激光器对 Al-1 .1 ,3 .2和 5.6wt% Mn合金进行了一系列表面重熔实验 ,并对微观组织形成规律进行了研究。实验结果表明 :重熔区组织较基体组织大大细化 ;Al-3 .2 wt% Mn在所有速度范围内没有明显的共晶生长出现 ,而以α(Al)胞 /枝晶形式生长 ;随着生长速度的增大 ,Al-5.6wt% Mn合金的组织由 Al6Mn枝晶向 α(Al) + Al6Mn共晶、α(Al)胞 /枝晶及完全无偏析固溶体转变 ,三种合金达到绝对稳定的临界速度分别为 4 4 .1 ,1 3 4.6,2 3 0 .1 mm/s,与 M-S理论预言的达到绝对稳定的临界速度相吻合。     

反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究

采用反重力铸造方法生产高强度铝合金铸件已成为航空、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和ZL205A铸件凝固组织的影响。结果表明,合金的凝固组织存在着不同的位置效应,对于ZL114A合金铸件,冷端晶粒尺寸最小,靠近浇口处晶粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件,随距浇口处距离的减少,枝晶间分布的网格状θ(A l2Cu)相逐渐由粗变细,α(Al)枝晶内分布的黑色点状T(Al12CuMn2)相逐渐减少。分析表明,在反重力铸造补缩压力相同的情况下,合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。     

快速凝固的非平衡效应研究

综述了快速凝固对凝固组织尺寸、溶质再分配、相选择与相分离、固液界面结构与生长方式以及材料性能的影响.分析了快速凝固的非平衡效应及形成机制的研究进展,指出了现有理论的局限性.有效利用材料的非平衡效应结果将有利于改进材料的性能.