深过冷Al_(46.2)Fe_(36.6)Ti_(17.2)包共晶合金的快速凝固及组织演变

采用落管无容器处理技术实现了Al_(46.2)Fe_(36.6)Ti_(17.2)三元包共晶合金的深过冷与快速凝固,获得直径为130~1 150μm的合金粒子,其过冷度范围为202~30 K。研究发现,在自由落体条件下,合金熔体在快速凝固过程中呈现显著的溶质截留效应,包共晶转变进行得不彻底,凝固组织中包含Fe_2Ti相、Fe Al相和τ_2相,其中Fe_2Ti相为初生相,组织呈现枝晶形貌,Fe Al相和τ_2相形成层片状包共晶组织。随着液滴直径的减小,冷却速率增加,过冷度增大,凝固组织中初生Fe_2Ti相的形貌由粗大枝晶逐渐变为细碎枝晶,一次枝晶轴长度与粒子直径呈线性减小关系;包共晶组织由长条状层片变为球状胞,并且层片间距呈指数型减小。     

自由落体条件下三元Ni-Pb-Cu偏晶合金的快速凝固

在自由落体条件下研究三元Ni62Pb30Cu8偏晶合金的相分离与快速凝固.XRD分析结果表明;凝固组织由固溶体(Ni)和(Pb)两相构成;随液滴直径减小,三元Ni62Pb30Cu8偏晶合金从壳核组织演变为(Pb)相颗粒分布在 (Ni)枝晶间的组织;在形成的壳核组织中,表面张力较小的(Pb)相始终占据最外层,有利于降低表面相和体系总吉布斯自由能.能谱测定发现,在固溶体(Ni)和(Pb)相中,溶质截留效应十分显著.采用传热模型计算了不同直径液滴的冷却速率与过冷度,二者均随液滴直径的增大而减小.理论分析了合金液滴的内部温度梯度与第二相L(Pb)液滴的Maragoni迁移,发现第二相L(Pb)液滴充分实现二次相分离.在自由落体条件下,合金液滴的最终凝固组织由冷却速率、表面偏析、Marangoni迁移和(Ni)枝晶生长共同决定.     

三元Fe62.5Cu27.5Sn10合金的快速凝固组织演变机制

在自由落体条件下研究三元Fe62.5Cu27.5Sn10合金的亚稳相分离和凝固组织形成规律。结果表明:液相分离使得合金液滴在快速凝固过程中形成2~3层壳核组织和均匀弥散组织,其相组成为α-Fe固溶体和Cu3Sn金属间化合物相。分析液滴内部L2(富Cu)液相的运动特征发现,温度梯度和浓度梯度所引起的Marangoni运动促进壳核组织的形成,合金液滴的最终凝固组织由冷却速率、过冷度和Marangoni运动共同决定。如果液滴直径足够小,快速冷却能够抑制液相分离,凝固组织演变为等轴枝晶形态,其相组成为α-Fe固溶体和Cu2FeSn化合物。EDS分析显示,初生α-Fe相在快速凝固过程中发生了显著的溶质截留效应。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金的热力学计算(英文)

采用相图计算方法对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金进行相分数以及凝固路径的热力学计算,并采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)方法对Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu合金进行组成相分析。结果表明,η(MgZn2)受Zn和Mg含量的影响,在Zn含量分别为9.6%,9.4%,8.8%的Al-xZn-1.7Mg-2.3Cu合金中η(MgZn2)含量分别为10%,9.8%,9.2%,同时通过计算得到了θ(Al2Cu)+η(MgZn2),S(Al2CuMg)+η(MgZn2)和θ(Al2Cu)+S(Al2CuMg)+η(MgZn2)相的Mg合金成分区间。Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu-Zr合金依次非平衡地析出Al3Zr、α(Al)、Al13Fe4、η(MgZn2)、α-AlFeSi、Al7Cu2Fe、θ(Al2Cu)、Al5Cu2Mg8Si6和β-AlFeSi。组织分析结果表明,合金主要由α(Al),η(MgZn2),θ(Al2Cu)和Al7Cu2Fe组成,计算结果可以预测合金中存在的主要析出相。     

不同凝固条件制备的Cu-Ag合金原位纤维复合材料的结构与性质

以冷却速率10^1～10^3K/s的不同凝固务件制备了Cu-10Ag合金及其原位纤维复合材料。研究了铸态和形变态合金的结构与性能。铸态合金的结构由Cu相、Ag沉淀相和(Cu Ag)共晶组成。通过大变形发展为Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料，其中由Ag沉淀相所形成的Ag纤维尺寸(d)与真实应变(η)呈指数函数关系：d=C.exp(-0．228η)，(Cu Ag)共晶中Ag层转变为更细的纳米Ag纤维。Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料显示了两阶段应变强化效应：在低真实应变阶段主要表现为加工硬化或位错强化，在高真实应变阶段主要表现为超细Ag纤维强化或界面强化。快速凝固的Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料比慢速凝固材料具有更高的包括极限拉伸强度和电导率在内的综合性能。在形变过程中复合材料的强度与电导率的演变出于相同的结构原因。     

快速凝固Al-Si-Cu合金钎料的组织和熔点研究

通过单辊旋铸法制备快速凝固Al-Si-Cu合金薄带钎料,并对其相组成和熔化特性进行了研究.结果表明,快速凝固试样主要由α(Al)、Si、θ(Al2Cu)三相组成,AlSi4.5Cu20Ni3RE合金试样中还存在少量AlNi相,并且试样中α(Al)均出现晶格畸变.与相同成分普通凝固试样相比,快速凝固试样的熔化温度降低,熔化区间变窄,熔化区间最大的减小幅度可达12.9%.     

Ti-Al包晶合金定向凝固及组织选择

考察了包晶合金分别在定向凝固初始过渡及稳态生长阶段的凝固特性;分析了凝固过程中液-固界面前沿两相形核过冷与成分过冷的条件及温度梯度(G)和生长速度(v)对两相竞争生长的影响和带状结构形成与共生生长的条件,确定了出现带状结构所必需的成分和G/v条件.计算了TiAl合金在初始过渡阶段初生相及包晶相的竞争生长和向稳态发展的过渡机制,并应用界面响应函数建立了不同成分TiAl合金在稳态生长过程中相与组织随生长速度演化的竞争选择模型及相应的凝固组织图,预测了TiAl合金在不同凝固条件下可能形成的相与组织形态.在所选的合金成分范围内定向实验所得的凝固组织与计算预测的组织选择图有较好的一致性.     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织

利用OM、SEM、XRD及TEM等分析方法,对几种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金的凝固态组织进行研究,通过比较不同合金中一次凝固析出相的种类、形貌结构及合金元素在各相中的显微分布,揭示了不同凝固析出相的形成过程与机理。结果表明:法系7449、7056合金晶界处粗大析出相为T(Mg(Zn,Cu,Al)2)四元相共晶组织,且大部分共晶组织网层状结构发达,共晶组织特征明显;美系7136与7095合金晶界处粗大的网状结构第二相数目大大减少,主要以棒条状结构存在,且部分粗大第二相是以两相(T(Al Zn Mg Cu)与θ(Al2Cu))伴生的结构形态存在;不同合金凝固态显微组织的差异是由合金成分的不同而导致的凝固进程的差异造成的;其中,Cu元素含量对凝固态组织中一次凝固析出相的种类及结构形貌有较大影响。     

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。