定向过共晶Bi／MnBi材料的凝固特性与磁学性能

本文研究了过共晶Ｂｉ／ＭｎＢｉ材料的凝固特性，讨论了生长速度Ｒ对过共晶Ｂｉ／ＭｎＢｉ材料的共晶生长和剩余磁感应强度Ｂｒ的影响。结果表明，当Ｒ＞１．２μｍ／ｓ时，过共晶Ｂｉ／ＭｎＢｉ合金能获得纤维状共晶组织，其凝固特性与共晶合金相似；用低纯度Ｂｉ，并增加含Ｍｎ量，能有效地提高Ｂｉ／ＭｎＢｉ材料的磁性，这在实用上具有重大意义。     

磁场凝固法制备过共晶MnBi/Bi磁性功能复合材料

Bi-Mn过共晶合金分别从3个不同状态凝固．合金中MnBi析出相均在磁场作用下以晶体的C轴平行磁场取向。形成规则排列组织，并且所得材料的剩磁都具有明显的各向异性。合金从低于355℃的固液两相区凝固时，铁磁性MnBi析出相在1．0T磁场中迅速形成均布的织构组织，并能在无磁场条件下保持稳定，材料无需热处理就有很好的剩磁性能。因此，磁场凝固技术能够高效率地、直接制备出性能优良的MnBi／Bi磁性功能复合材料。     

共晶Bi／MnBi磁性功能复合材料的研制及其性能

本文用定向凝固技术成功地研制出共晶Bi/MnBi磁性功能复合材料。通过对凝固工艺参数的控制,制备了不同组织与性能的Bi/MnBi材料,分析研究了该材料组织与性能的变化规律。     

新型磁性材料Bi／MnBi的研究与发展

Ｂｉ／ＭｎＢｉ材料是一种具有一系列独特性能的新型磁性功能材料。本文阐述了该材料的制备、性能、用途及其研究现状、存在的问题和发展趋势。     

磁场中Bi-Mn合金中MnBi相定向排列组织的形成规律和机制

研究了Bi-Mn合金从固液两相区开始凝固，合金中MnBi相在磁场中形成定向排列组织的临界条件及其变化规律。实验研究表明，Bi-Mn合金中MnBi相在磁场中的定向排列能够迅速形成；MnBi相形成定向排列组织所需的临界温度随外磁场强度的增大而降低；恒温温度相同时，6％Mn合金形成定向排列组织所需的临界磁场强度高于3％Mn合金。在临界值以上，定向排列因子T随恒温温度的升高和磁场磁感应强度的增强而增大。理论分析结合实验研究表明，合金中MnBi晶体在磁场中取向的机制主要是旋转取向，晶体取向驱动力主要是晶体具有磁各向异性，在磁场中磁化过程中所受的磁力矩，阻力主要是晶体间碰撞阻碍。     

高梯度定向凝固共晶高温合金的组织与性能

制备共晶自生复合材料的生产效率低、增强相体积分数调节范围小等因素极大地制约了共晶自生复合材料的发展和商业应用。采用 LMC 和电子束区熔两种高温度梯度定向凝固装置,不但提高了自生复合材料的生产效率,而且还扩大了增强相体积分数的调节范围。在 LMC 高温度梯度定向凝固条件下,凝固速率在7.14μm/s 范围内,偏离共晶成分2.9wt%Ni-Nb 亚共晶合金都可制备出片层状共晶自生复合材料。生长速率平方根的倒数与共晶片层间距具有线性对应关系,该系统有λ~2R=83.14μm~3/s 的关系式。Ni-TaC 系共晶自生复合材料中 TaC 纤维体积分数在一定范围内随凝固速率而改变。其中,Ni—TaC16复合材料中 TaC 纤维间距和凝固速率的函数关系为λ=13.18R~(-0.4972),横向面积与凝固速率的函数关系为 S=-0.6597R+5.14。Ni-TaC 系复合材料中 TaC 和基体相的界面结构一般为规则的折线状。同时,还发现了不规则的折线界面形貌、波浪线形界面形貌和鱼骨状界面形貌。纤维状的共晶 TaC 以金字塔方式定向生长,形成规则排列的 TaC 纤维。共晶 TaC 横向边缘不稳定性和生长速率的各向异性决定了共晶 TaC 横向截面的多样性。Ni-TaC16共晶自生复合材料拉伸性能,随着纤维体积分数的增大而显著提高。室温和高温的形变强化特征决定了复合材料常温和高温的拉仲断裂模式。     

锶对连续定向凝固Al-Si共晶合金组织与性能的影响

本文采用新型的连续定向凝固装置,考察了锶对 Al-12.7%Si 共晶合金连续定向凝固组织及性能的影响。研究表明,在凝固速度为0.02～2.0mm/s 范围内,随凝固速度的增加,Al-12.7%Si合金连续定向凝固组织中共晶 Si 经历了片/纤维转变,且随凝固速度的增加,Si 纤维不断细化,合金的抗拉强度及延伸率不断提高;锶的加入使片/纤维转变的临界速度变小,Si 纤维更加细小,抗拉强度和延伸率明显提高。     

MnSb／Sb共晶复合材料与凝固界面稳定性

用Ｂｒｉｄｇｍａｎ法制备了ＭｎＳｂ／Ｓｂ棒状共晶复合材料，得出其组织标度律和平界面生长条件，基于棒状共晶界央前沿的成分过冷和曲面过冷，估算了ＭｎＳｂ／Ｓｂ棒状共晶平界面上生长临界速度，与结果吻合较好，揭示了目前沿用的成分过冷（ＣＳ）判据在判断共晶界面稳定性上的缺陷。     

定向凝固共晶多相复合陶瓷的研究现状

本文评述了定向凝固共晶多相复合陶瓷的制备方法, 并介绍了定向凝固 Ａｌ_２ Ｏ_３/ Ｙ Ａ Ｇ 共晶复合材料优异的高温强度、热稳定性以及抗蠕变性断裂强度达３５０ ～４００ Ｍ Ｐａ , 且从室温到２０７３ Ｋ 基本不变; 在１９２３ Ｋ 以上拉伸试验, 显示出由位错运动引发的塑性形变; 且观察到类似于金属的屈服现象这种复合材料经１９７３ Ｋ/１０００ｈ 空气中热处理后的显微结构也十分稳定有望成为２１ 世纪新的耐热结构材料     

氧化铝／锌合金复合材料的凝固组织及其共晶转变模式

研究了氧化铝／锌合金复合材料的凝固组织及其共晶转变模式,结果表明,在复合材料中纤维与基体间存在致密界面层;合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体间的结合;在凝固过程中,纤维／基体界面上的硅在共晶本的共生生长过程中起领先相作用,导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

利用强磁场控制过共晶铝硅合金的凝固组织

研究了静磁场和梯度磁场的强度和方向对Al-15.7%Si合金宏观和微观凝固组织的影响.结果表明,在不同的磁场条件下,从过共晶合金中析出的初晶硅粒的分布状况和共晶硅的形态和密度有显著不同.通过改变磁感应强度和磁场梯度的大小和方向可有效控制初晶硅的分布;合理控制强磁场的操作参数可达到细化铝硅共晶体的目的.强磁场的磁化力和洛伦兹力通过控制初晶硅颗粒迁移行为来改变其在合金基体中的分布状态,通过影响凝固过程中的对流现象改变合金的凝固组织.     

Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料的定向凝固组织特征

采用电子束悬浮区熔装置（EBFZM）制备了Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料,系统地研究了Si-TaSi＋2共晶的定向凝固组织特征.当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内变化时,均可获得Si-TaSi2共晶自生复合材料,具有高精确取向的TaSi2纤维在硅连续基体中均匀分布.随着凝固速率的增大,TaSi2纤维的直径和平均间距减小,面密度和体积分数增大.采用零功率法考察了不同凝固速率时的固-液界面形貌.当凝固速率由0.3mm/min变化到5.0mm/min时,固-液界面经历了平界面→浅胞状界面→胞状界面→平界面的演化过程.     

布里奇曼定向凝固Ni-12％Si过共晶的弹性模量与断裂韧性

本研究采用第一性原理计算了Ni_3Si金属间化合物的弹性模量,并用Ipp6.0图像分析软件对不同凝固速率的Ni-12%Si(质量分数)过共晶定向凝固组织中α-Ni相的体积分数进行了定量分析。根据复合材料的混合法则预测了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的塑性。此外,采用三点弯曲法研究了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的断裂韧性,并分析了断口形貌以及断裂机理。     

Al-Si共晶系连续定向凝固自生复合材料的组织与性能

本文采用新型连续定向凝固(CDS)装置研究了Al-Si合金(成分为12.7%～16.6%Si)的可采用工艺范围、共生区及其连续定向凝固材料的组织与性能。实验结果表明,Al-Si共晶系合金通过连续定向凝固可以获得短纤维的自生复合材料.在凝固速度为0.02～2.0mm/s的范围内,随着凝固速度的增加,Al-Si共晶系合金的共晶硅形态经历了片/纤维转变,抗拉强度及延伸率随凝固速度的增加而增大。本文还分析了Si纤维的形成机制。      

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。     

定向凝固条件下Al-35%La过共晶合金的组织演变

在常规凝固条件下,Al-35%La过共晶合金可形成周期性双相枝晶组织,这种组织类似于带状组织,即其中枝晶的成分沿生长方向是周期性变化的。为了研究这种组织的形成条件,采用定向凝固技术研究了凝固速度对Al-35%La合金形貌特征的影响。结果表明:在不同凝固速度条件下,Al-35%La合金均形成周期性双相枝晶组织;同时发现:随着凝固速度的提高,初生相Al11La3呈现从周期性双相胞晶→周期性双相枝晶→周期性双相细胞晶的演变规律。在此基础上,讨论了这些组织形态的形成机理。     

铝铜共晶合金连续定向凝固自生复合材料的组织与性能

本文采用自制的连续定向凝固装置,考察了Al-Cu共晶合金的组织形貌与抗拉强度与生长速度的关系。研究表明,Al-33.7%Cu合金的微观组织随着生长速度增大,由不规则片状组织逐步向规则片状组织,胞状组织转变,其片间距与生长速度的1/2次幂呈线性关系。连续定向凝固铸绽的抗拉强度远高于金属型试样,并与生长速度的1/4次幂呈线性变化。文章还讨论了共晶合金由规则片状组织向胞状组织转变的条件。