快速冷却条件下Cu-Co合金的凝固

利用气体雾化方法研究了Cu-20%Co(质量分数)合金的快速凝固行为,获得了富Co相以微细球形粒子形式分布于基体的合金粉末.建立了Cu-Co雾化液滴快速凝固过程模型,模拟分析了雾化液滴凝固的动力学细节.结果表明:所建模型能很好地描述Cu-Co合金雾化液滴冷却凝固过程;液一液相变过程中组织演变是弥散相液滴形核、长大,碰撞凝并和空间迁移共同作用的结果;雾化液滴尺寸越大,冷却越慢,富Co相液滴的形核速率越低,凝固后富Co相的弥散度越差.     

Cu-Co-Fe合金雾化合金液滴凝固过程研究

对Cu-10%Co-10%Fe(质量分数)亚稳液态组元不混溶合金开展了气体雾化快速凝固实验,制备了富Fe-Co相球形粒子均匀分布于基体Cu的复合粉末,建立了Cu-Co-Fe合金雾化液滴冷却过程中的温度场、浓度场和液-液相变动力学控制方程,研发了耦合合金热力学和相变动力学的模拟方法,模拟分析了Cu-10%Co-10%Fe合金雾化液滴的凝固组织形成过程.实验和模拟结果表明,在气体雾化快速凝固条件下,液-液相变过程中富Fe-Co相液滴Marangoni迁移和Ostwald熟化的影响很弱,粉末中心绝大部分区域内富Fe-Co相粒子的空间分布均匀.对于直径小于220 mm的Cu-10%Co-10%Fe合金粉末,富Fe-Co相粒子的平均半径Ra和数量密度N与雾化粉末直径d之间符合指数关系.     

Cu-Co合金快速凝固条件下的显微组织

在落管中进行Cu—Co合金的快速凝固试验，分析了液滴尺寸与合金成分对微观组织演变过程的影响。结果表明，液滴尺寸越小，其内部的富Co粒子越弥散；Co含量越接近亚稳液态组元不混溶区的临界成分，合金熔体越容易发生液-液相变，凝固组织中富Co粒子平均半径越大。液-液相变过程中富Co相液滴在液滴内部形核，并在温度梯度作用下向液滴中心高温区做Marangoni迁移，这最终导致在粉末表面形成贫Co层。     

快速凝固Cu-Fe难混溶合金的显微组织

采用高压气体雾化技术制备了Cu—Fe合金粉末，并对粉末的组织进行了观察分析．结果表明，雾化液滴的尺寸与合金成分影响凝固组织的演变过程．雾化液滴尺寸越小，其内部富Fe相越弥散；Fe含量越接近亚稳液态组元不混溶区域的临界成分，越容易发生液-液相变．分析表明，富Fe液滴的Marangoni迁移和富Fe粒子与固-液界面之间的相互作用是导致粉末外部形成贫Fe层的主要原因．     

Al-Pb合金粉末壳型组织形成过程

对Al-Pb合金开展了高压气体雾化快速凝固实验,金相观察表明粉末表面具有一Pb富集层.建立了描述雾化液滴凝固组织演变的数学模型,模拟分析了液滴凝固过程,结果表明,富Pb表层的形成是因为在液-液相变过程中富Pb液相在雾化液滴表面发生异质形核导致的.     

Ag-Ni电接触材料快速/亚快速凝固过程研究

采用快速/亚快速凝固方法制备了富Ni相粒子弥散分布于Ag基体的Ag-Ni合金。建立了Ag-Ni合金凝固过程中组织演变的动力学模型,模拟计算了Ag-Ni合金凝固组织形成过程,分析讨论了合金成分对Ag-Ni合金凝固组织形成过程的影响。结果表明,合金的Ni含量越高,凝固组织中富Ni相粒子平均尺寸越大;Ag-Ni合金熔体冷却凝固时,富Ni相液滴/粒子的尺寸主要受形核和长大控制,Ostwald粗化作用很弱。     

Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究

对Ag-Ni偏晶合金开展了快速/亚快速凝固实验,获得了富Ni相粒子均匀弥散分布于Ag基体的合金样品,Ag-Ni合金显微硬度随着合金Ni含量增加和试样凝固过程冷却速率升高而增大,当Ag-4.0%Ni合金液-液相变开始阶段熔体冷却速率达1800 K/s时,其显微硬度接近粉末冶金生产的Ag-10.0%Ni片状电触头的硬度。建立了描述Ag-Ni合金凝固组织演变的动力学模型,模拟计算了Ag-Ni合金凝固组织形成过程,分析讨论了合金成分和试样直径(冷却速率)对Ag-Ni合金凝固组织形成过程的影响。结果表明:富Ni相液滴/粒子形核阶段熔体的冷却速率对合金凝固组织弥散度具有决定性影响;合金的Ni含量越高、试样冷却速率越低,凝固组织中富Ni相粒子平均尺寸越大;Ag-Ni合金熔体冷却凝固时,富Ni相液滴/粒子的尺寸主要受形核和长大控制,Ostwald粗化作用很弱。     

深过冷条件下Cu—Co合金的二次液相分解与合金的凝固

采用熔融玻璃深过冷技术和金相分析法,对Cu-(10%-30%)Co合金液态深过冷条件下的二次液相分解和合金的凝固行为进行了分析,研究表明,由于液相分解后富C液相的溶解度随温度下降而降低,使Cu原子不断从富Cu原子不断从富C液相中分解出来,如果分解出的Cu原子不能扩散到富Cu原子不能扩散到富Cu液相中,会在富Co液相内形成富Cu液滴。但合金凝固后富Co相中富Cu相并非都来自于干净人液相分解,一部分是来自于富Co液相长大和富Co相选分结晶,冷却曲线的测定结果和分析显示,Cu-Co合金液相分解后,富Co液相的结晶温度与合金成分和实验条件有关,富Co液滴结晶完成后发生了包晶转变。     

INVESTIGATION OF RAPID DIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF AL-BASED IMMISCIBLE ALLOYS Ⅲ. EFFECT OF SOLID/LIQUID INTERFACE

分析了难混溶合金凝固过程中作用在凝固界面前沿液滴上的力,建立了液滴与凝固界面相互作用行为的动力学判据.结合实验,探讨了固/液界面与液滴间相互作用对Al-Bi基难混溶合金凝固组织演变的影响.结果表明,在界面排斥和Marangoni力共同作用下,较小尺寸的富Bi液滴被凝固界面排斥并富积在凝固界面前沿.当凝固界面为枝晶/胞状晶时,临界尺寸的富Bi液滴与界面发生部分捕获,凝固后形成"蝌蚪"型的富Bi粒子;尺寸较小的富Bi液滴被捕获在枝晶/胞状晶间,凝固后富Bi粒子分布于晶界和三叉交角处.     

Sn对Al-Pb偏晶合金凝固过程及组织的影响

研究了添加第三组元Sn对定向凝固Al-Pb合金组织的影响.结果表明,添加微量Sn能降低Al-Pb合金液-液相变时两液相间的界面能,促进富Pb相液滴形核和弥散型Al-Pb合金凝固组织的获得;随着Sn添加量的增加,弥散相体积分数增大,液-液相变温度区间和液-液-固三相温度区间之和增大,初生弥散相粒子和偏晶反应弥散相粒子的尺寸均增大;添加Sn促进Al-Pb合金中凝固界面枝晶化,这一方面促进弥散相液滴/粒子沿凝固方向均匀分布,另一方面,促进弥散相液滴/粒子沿定向凝固合金晶界分布.     

颗粒增强锌基复合材料研究现状与展望

颗粒增强锌基复合材料是当前研究较多、比较成熟、应用较广泛的金属基复合材料。综述了颗粒增强锌基复合材料的制备方法、界面微观结构、力学性能及摩擦磨损性能等的研究现状,分析了存在的技术难题,提出了今后的研究重点和发展方向。指出,喷射沉积快速凝固技术是继承传统铸造与粉末冶金发展起来的一种新型快速凝固技术,它将金属熔体的雾化和雾化液滴的沉积两个过程合为一体,直接由液态金属制备具有快速凝固组织特征的大块金属实体,是一种很有潜力的纳米颗粒增强锌基复合材料制备技术。     

Al-Pb合金雾化液滴的液-液相变动力学

对Al—Pb合金进行了气体雾化实验,得到了Pb以细小粒子形式均匀分布于基体的粉末,建立了能描述在弥散相液滴形核、扩散长大、碰撞凝并和空间迁移共同作用下雾化液滴凝固过程组织演变的模型;对凝固组织形成过程进行了计算,结果表明,模拟结果与实验结果吻合得很好;并分析了Al—Pb合金雾化液滴的凝固过程．     

等离子旋转电极雾化熔滴的热量传输与凝固行为

建立了在等离子旋转电极雾化 (PREP)制取合金粉末的过程中雾化熔滴的轨道运动方程 ,讨论了雾化熔滴在凝固过程中的热量传输与凝固行为 ,并确定了定量计算换热系数所需的雾化熔滴初始速度。用数值求解方法计算了FGH95高温合金雾化熔滴在PREP过程中的速度及其在凝固过程中的温度、固相分数、冷却速率等凝固参数。结果表明 :在作者提出的工艺参数下 ,FGH95合金熔滴的冷却速率达 10 4 K/s量级以上 ,合金过热度对冷却速率的影响主要在全液态阶段 ,而冷却速率和固相分数对氩氦气体的混合比例极其敏感     

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析Ⅰ.数学模型及传热参数变化规律

采用流体力学理论、凝固理论和牛顿冷却模式,提出了高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程的数学模型,并用一种Fe-Al合金进行数值计算,用Spraywatch-2i热喷涂监控系统测试不同喷涂距离处熔滴平均温度的变化,以验证数学模型的正确性,并分析了雾化熔滴传热参数的变化规律。结果表明,计算结果与实测数据基本吻合。雾化过程中熔滴的对流换热系数、温度、固相分数及冷却速度等传热参数呈规律性变化。直径为34μm的Fe-Al合金雾化熔滴的初始液态冷却速度达2.5×10⁶ K/s,预示涂层将具有快速凝固组织特征。     

雾化Al-Si合金液滴冷却凝固过程模拟

在群体动力学模型基础上，提出了描述雾化共晶合金液滴组织演变的数学模型，并将其与液滴的运动与传热方程相耦合，对合金的冷却凝固过程进行研究，探讨液滴尺寸对合金冷却凝固过程的影响，结合A390合金进行了计算。结果表明：随着液滴尺寸的减小，所获得的冷却速度及过冷度增大，而析出初生Si相的尺寸及体积分数减小，当液滴尺寸足够小时，液滴温度的变化趋势及微观组织将发生突变。     

连续凝固偏晶合金薄带凝固组织进化过程模拟

分析了偏晶合金薄带垂直连续凝固过程,发展了描述该条件下偏晶合金凝固组织演变的数学模型,将计算的温度场和浓度场与凝固组织演变的控制方程相耦合,模拟了Al-5Pb(质量分数．%)合金的凝固过程．结果表明．在固/液界面前存在一过冷区、弥散相液滴在此区间内形核,这些液滴在移向凝固界面的过程中进行扩散长大,随着凝固速度的提高,形核率升高,弥散相液滴的数量密度增大．平均半径减小。     

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