层片状共晶合金扩散边界层中的溶质分布

本文通过实验研究了金属系层片状共晶合金S—L界面前沿扩散边界层的溶质分布。实验结果表明:在液淬瞬间,S—L界面存在一瞬间凝固速度,它比稳态凝固过程中测得的数据在本实验的条件下约大一个数量级;在Jackson—Hunt的理论计算公式中的F_0项中,S_β/S_α不能仅由平衡相图 (C_β/C_α) 来决定,它还与组成共晶合金两组元的比重有关,本文推导出一个带比重因子的新的F_0表达式,即:F_0=C_αρ_A+C_Bρ_B/C_αC_β(ρ_B-ρ_A)     

亚共晶Ni-Si合金的凝固组织特征研究

采用布里奇曼定向凝固技术制备了NiNi3Si亚共晶复合材料,系统地研究了Ni-Ni3Si亚共晶的定向凝固组织特征。在较低的凝固速率R=3μm/s时亚共晶成分的合金为规则的层片共晶组织。随着凝固速率的增大,当R=8μm/s时,平界面失稳,在第二相的旁边出现浅胞状组织。当R=25μm/s时在析出相的旁边出现了突起的胞状组织。当R=40μm/s时由于固液界面前沿的成分过冷逐渐增大,凝固组织生长成为典型的树枝晶组织。并根据"成分过冷"判据,评估了固液界面前沿的"成分过冷"的大小,理论计算与实验结果基本吻合。此外,根据BH模型计算和比较了α-Ni相的界面生长温度和共晶界面生长温度,证明较高速定向凝固下不太可能制备出全耦合生长的共晶组织。随凝固速率的增大,一次枝晶间距减小,组织细化。     

直流电场对Al-Si共晶合金凝固组织的影响

研究了直流电场作用下Al Si共晶凝固组织的变化。试验结果表明:电场作用改变了共晶Si的生长形态,随着电流密度的增加,共晶Si的形态经历一次细化的过程。初步分析了电场作用造成上述结果的机理。     

梯度强磁场对定向凝固亚共晶Mn-Sb合金初生相生长及微观组织的影响

在不同磁场条件下,对亚共晶Mn-89.7%Sb(w)合金进行了定向凝固和淬火实验,研究了梯度强磁场对合金初生相生长行为及微观组织演变的影响规律及作用机制。在无磁场条件下,初生MnSb相以发达枝晶形貌定向生长。施加强磁场后,初生MnSb相由发达枝晶形貌转变为不规则细小枝晶形貌,合金中出现不规则的块状MnSb/Sb共晶组织,初生MnSb相产生其c轴垂直于磁场方向的晶体取向。对合金淬火组织进行分析,发现在定向凝固过程中,强磁场的作用机制可能为热电磁力在固/液界面处诱发熔体对流引起溶质横向迁移以及初生MnSb相破碎;磁化力在固/液界面处驱动富Mn溶质微区、富Sb溶质微区及初生MnSb相碎片沿纵向迁移,这两种力效果之间的竞争诱发了初生MnSb相的组织演变。     

直流电场对Al-Cu共晶合金凝固组织的影响

研究了直流电场作用下Al-Cu共晶凝固组织的变化.结果表明:电场作用改变了共晶晶粒尺寸和片层间距,随着电流密度的增加共晶晶粒尺寸和片层间距都经历了一次先细化后粗化的过程.初步分析了电场作用造成上述结果的机理.     

高压凝固亚共晶Al—Si合金的组织变异及生长机制

研究了高压下凝固的亚共晶Al-Si合金的组织结构,结果表明,亚共晶Al-Si合金的凝固组织得到细化,初生α相为过饱和固溶体,其晶体生长方式为胞状生长,分析了高压凝固条件下胞状生长的机理。     

生长速度对Al／Al3Ni定向共晶微观组织的影响

研究了当固／液界面前没 相中的温度梯度为４５Ｋ．ｃｍ＾－１,定向凝固Ａｌ－５９．５ｍｇ．ｇ＾－１Ｎｉ的生长速度与组织及共晶间距选择范围的关系。     

快速凝固条件下的共晶生长理论

本文通过理论分析,导出了共晶生长条件下液相中溶质分布规律的一般表达式。理论结果表明,在快速生长条件下,λ~2V 不为常数,与生长速度 V、分配系数 K 和相体积比 f 等因素有关。Jackson—Hunt 模型中的λΔT、(ΔT~2)/V 关系在一般条件下应为λ(ΔT-ms)、(ΔT-ms)~2/V。在快速凝固条件下λ(ΔT-ms)和(ΔT-ms)~2/V 均不为常数,与 V、K、f 等因素有关。     

SCN-Cam共晶合金的定向凝固研究

采用实时观测装置和定向凝固系统研究了SCN-Cam(Succinonitrile-wt%Camphor,wt%为质量分数)模型合金的凝固过程.实验结果表明,SCN-23.6%Cam共晶合金在常规条件下形成规则的共晶组织,共晶间距随界面推移速度的增大而减小;加入超声振动时,共晶合金生长出初生相;SCN-21%Cam亚共晶...     

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.     

Ni3Al+Ni7Hf2定向共晶合金的凝固行为

研究了Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的组织和凝固行为。结果表明, Ni- 5.8Al-32Hf 和 Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W 合金是这类Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的合适成分。这两种合金在铸态下存在Ni3Al和Ni7Hf2相。缓慢凝固时会出现少量β-NiAl相。三元合金和五元合金的凝固范围分别为41℃和57℃,临界G/R值分别为5×105和7×106℃*s*cm－2 。对三元合金在温度梯度G=250℃*cm－1 和生长速率R=5μm*s－1,对五元合金在G=350℃ cm－1和R=1μm*s－1 条件下制备了平行于生长方向定向排列Ni3Al/Ni7Hf2片状共晶材料。     

电磁搅拌频率对Pb-Sn过共晶合金凝固组织的影响

对比分析了磁场和电磁搅拌频率对Pb-80%Sn过共晶合金铸锭凝固组织和宏观成分偏析的影响。结果表明:螺旋磁场可在合金熔体的更大区域内形成流动,使熔体内溶质场、温度场分布更均匀。励磁电流一定时,初生相晶粒尺寸随频率的增大而减小,旋转磁场和螺旋磁场在频率分别为13 Hz和10 Hz时对铸锭凝固组织的改善效果最好,晶粒尺寸由无磁场时的247.3μm分别减小到142.5μm、140.6μm,继续增大频率,凝固组织反而出现粗化和不均匀化。旋转磁场和螺旋磁场均在频率为13 Hz时对成分偏析的改善效果最好,由无磁场时的9.71%分别减小到1.14%、0.34%。     

试样盒厚度和超声振动对共晶生长的影响

采用实时观测装置和定向凝固系统研究了SCN-Cam(Succinonitrile-wt%Camphor,wt%为质量分数)模拟合金的共晶生长过程。实验结果表明,SCN-23.6%Cam共晶模拟合金所形成的棒状共晶的相间距λ随着界面推移速度V的增大而减小,与J-H模型吻合得较好;随着试样盒厚度的增加,SCN-23.6%Cam模拟合金的棒状共晶相间距增大;施加超声振动时,SCN-Cam模拟合金相图的共晶成分点向SCN方向移动,α单相区和(L+α)两相区减小,共晶线温度升高。     

熔体深过冷过共晶铝硅合金的凝固组织研究

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,熔体深过冷处理可抑制Al-(14～18) Si合金熔体在凝固过程中初晶硅的析出。当Al-18Si合金在800℃熔炼,保温时间超过30 min时,深过冷Al-18Si合金熔体在室温金属模型中凝固时可完全抑制初晶硅的析出,获得无初晶硅的凝固组织。     

Zr对过共晶铝硅合金中初生硅组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等实验手段,研究了质量分数为1%、3%和5%的Zr对Al-20Si铝合金铸态组织的影响。结果表明,随着Zr质量分数的增加,初生硅颗粒尺寸逐渐变大。加入Zr后,反应生成了AlSi4Zr5,毒化了形核核心,使晶粒长大;同时Zr使初生硅周围分枝状的α-Al＂晕圈＂形成充分,减小了对初生硅生长的抑制。     

激冷快速凝固Al-Cu共晶合金的层片失稳研究

目的 研究热处理条件下共晶层片组织的失稳机制,通过理论建模定量阐明控制层片失稳的关键因素。方法 以Al-Cu共晶合金为研究对象,采用铜模激冷的方法使合金发生激冷快速凝固,获得2个不同冷却速率下的细化共晶层片组织,进一步对所制备的样品进行不同温度及时间的退火处理。研究了退火条件下层片组织的失稳行为,进一步建立了层片失稳的理论解析模型,并基于模型,阐明了热处理条件下共晶层片失稳的机制。结果 凝固冷速为63 K/s和28 K/s的2个样品层片组织均发生了失稳,且在相同退火温度下,冷速为63 K/s的样品(初始共晶层片更细小)更易发生失稳,当退火温度及时间相同时,冷速为63 K/s的样品层片失稳程度更高。结论 在退火条件下,受瑞利不稳定性的影响,共晶层片失稳遵循由层片组织转为棒状组织、棒状组织转变为粒状组织的演变规律;层片厚度和退火温度是层片粒化的主要影响因素。     

原始组织及加热方式对Al-5.8wt%Cu合金熔化行为的影响

利用DSC分析手段，研究了具有3种不同凝固组织的Al-5.8wt%合金在7种不同加热方式下的熔化开始温度和熔化热，发现凝固组织中存在的非平衡共晶在加热过程中大部分扩散溶解，溶入基体，剩余部分参与共晶熔化，其熔化开始温度与组织状态无关，随加热速度的增大略有升高，溶解部分的体积分散与组织状态和加热方式有关，随加热时间和非平衡相表面积的增大而增大。     

氧化物／氧化物共晶复合陶瓷的生长机理与微观结构

本文基于国外定向凝固氧化物j氧化物共晶复合陶瓷的晶体生长动力学行为研究，阐述其动力学机制，分析动力学因素对微观结构形态的影响，探讨晶体生长动力学行为与微观结构形态之间的关系，同时结合以燃烧合成、快速凝固技术所制备的新型高强韧Al2O3／YSZ共晶复合陶瓷，探讨共晶复合陶瓷在快速凝固条件下的晶体生长动力学行为。结合定向凝固与快速凝固两种晶体生长机制，得出过冷度、凝固界面前沿的温度梯度是影响晶体生长方式的重要因素，且受二者决定的凝固速率（即晶体生长速率）决定了材料的最终微观结构与形态。     

8090Al-Li合金的凝固机制

研究了8090Al-Li 合金在缓慢冷却时的凝固过程,结果表明:L→α-Al+L′反应是基本凝固过程,贯彻始终。由于溶质元素 Cu 的严重偏析,使得合金终凝固温度显著降低,凝固温度区间扩大,终凝温度在525℃左右,但熔体的90%以上在635—590℃之间凝固,在最后凝固区溶质大量富集,从而形成了 T_2相等低熔点共晶化合物。杂质元素 Fe,Si 具有强烈偏析倾向。在缓冷过程中,形成粗大的 Al_3Fe,AlLiSi,Al_7Cu_2Fe 等金属间化合物。