Ni-12 mass%Si过共晶的凝固特性及晶体生长机理北大核心CSCD

研究了Bridgman定向凝固技术制备的Ni-Si过共晶自生复合材料在不同凝固阶段时的组织特征、相的析出特征以及相组成。探讨了Ni-Si过共晶复合材料的晶体生长机制以及退火温度对亚稳相的影响。结果表明:未定向凝固时的组织呈树枝晶组织,定向凝固初始阶段组织相对粗大,随着热流逐渐趋于稳定,晶体沿最优生长方向生长,组织相对细小且生长稳定。非平衡凝固时Ni-Si过共晶组织包括α-Ni基体相,Ni-Ni_3Si共晶相和Ni_(31)Si_(12)亚稳相,亚稳相Ni_(31)Si_(12)的存在使Ni-Si过共晶合金的硬度增加,脆性增加。1100℃退火保温30 min后得到的显微组织中亚稳相Ni_(31)Si_(12)明显减少。Ni-Si过共晶组织中Ni相为非小平面相,Ni_3Si相和Ni_(31)Si_(12)相为小平面相。     

Ni-12 mass%Si过共晶的凝固特性及晶体生长机理

研究了Bridgman定向凝固技术制备的Ni-Si过共晶自生复合材料在不同凝固阶段时的组织特征、相的析出特征以及相组成。探讨了Ni-Si过共晶复合材料的晶体生长机制以及退火温度对亚稳相的影响。结果表明:未定向凝固时的组织呈树枝晶组织,定向凝固初始阶段组织相对粗大,随着热流逐渐趋于稳定,晶体沿最优生长方向生长,组织相对细小且生长稳定。非平衡凝固时Ni-Si过共晶组织包括α-Ni基体相,Ni-Ni_3Si共晶相和Ni_(31)Si_(12)亚稳相,亚稳相Ni_(31)Si_(12)的存在使Ni-Si过共晶合金的硬度增加,脆性增加。1100℃退火保温30 min后得到的显微组织中亚稳相Ni_(31)Si_(12)明显减少。Ni-Si过共晶组织中Ni相为非小平面相,Ni_3Si相和Ni_(31)Si_(12)相为小平面相。     

试样直径对Ni-Ni3Si定向凝固共晶组织失稳的影响

采用Φ4 mm、Φ7 mm两种Ni-Ni_3Si共晶合金试样,研究试样直径对定向凝固共晶组织失稳的影响。实验结果表明:Ni-Ni_3Si共晶耦合生长的初生相为Ni_3Si相,定向生长的小直径试样更易发生zigzag失稳,形成弯曲的层片组织。分析认为小直径试样的液相温度梯度较大,合金凝固过程中过冷度较低,在生长速率为4μm/s时,即可发生zigzag失稳,这种失稳有利于减小共晶两相扩散生长速率的差异性,缩小两相的宽度差。此外,这种晶内失稳与晶粒的层片取向有关。     

激光熔覆Ni-Si金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性

以Ni,Si,Cr元素粉末为原料 ,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni Si金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层的显微组织 ,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3 .5 %NaCl水溶液中的耐蚀性能。结果表明 :激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层组织由Ni2 Si初生胞状树枝晶及枝晶间少量FeNi/Ni31Si12 共晶组成 ,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合 ;涂层组织显微硬度在HV80 0～ 95 0之间且沿层深分布均匀 ;由于涂层组织组成相Ni2 Si和Ni31Si12 等本身均具有很好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织 ,激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3.5 %NaCl水溶液中均表现出优良的耐蚀性能。激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层可望成为一种很有发展前景的耐蚀涂层新材料。     

定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长

采用激光区熔定向凝固技术制备了Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合材料.利用SEM,XRD,EDS及TEM对共晶形貌特征、相组成、界面结构.组织演化及相析出规律进行了研究;利用分形维数对非规则微观组织形态进行了定量表征.在此基础上,分析讨论了氧化物共晶的非规则共晶生长机制.结果表明: Al2O3/YAG共晶自生复合材料由无规则均匀分布的Al2O3和YAG两相组成,两相之间相互交错,耦合生长,呈象形文字结构;凝固过程中,YAG相作为领先相析出;随扫描速率增大,共晶间距高度细化,最小层间距为0.2 靘;在低扫描速率下,共晶组织属典型的层片状非规则共晶组织,具有明显的分形特征,当扫描速率达到2000 靘/s时,出现胞状和树枝状组织,组织分形特征减弱;共晶两相高的熔化熵及激光快速凝固大的动力学过冷导致的小平面/小平面共晶生长是形成复杂非规则共晶组织的主要原因.     

三元Fe-19.1%Si-7.8%Ti合金的快速凝固研究

采用超高真空落管无容器处理技术研究了Fe-19.1%Si-7.8%Ti三元共晶合金的快速凝固。理论计算表明,在自由落体条件下Fe-19.1%Si-7.8%Ti三元共晶合金获得的过冷度范围为:37²59K;冷却速率范围为:4.81×103259K;冷却速率范围为:4.81×103².48×105K/s。由XRD和EDS点分析结果得出,在较小过冷度下,合金的凝固组织由(Fe3Si+Fe5Si3)二相共晶和(Fe2Si+τ3)二相层片共晶构成,生成(Fe2Si+τ3)二相层片共晶的原因可能是发生了Fe3Si+Fe5Si3→Fe2Si+τ3固态相变;在大过冷度下,(Fe2Si+τ3)二相层片共晶消失,固态相变被抑制。     

深过冷Ni-21.4%Si共晶合金的凝固特性研究

对熔融玻璃净化后深过冷Ni-21.4%Si（原子分数,下同）共晶合金的凝固特性进行了实验研究,并对其均质形核过冷度进行了理论预测.结果发现,采用熔融玻璃净化可使Ni-21.4%Si共晶合金获得318 K的过冷度.理论计算表明,此过冷度达到了Ni-21.4%Si共晶合金的均质形核过冷度.Ni-21.4%Si共晶合金凝固特性与过冷度△T有关:当过冷度小于250 K时,冷却曲线有2个再辉峰,其中当过冷度小于206 K时,凝固组织由Ni3Si相和规则共晶组成,当过冷度在206 K到250 K之间时,凝固组织由α-Ni相和规则共晶组成;过冷度大于250 K后,冷却曲线只有1个再辉峰,凝固组织为反常共晶.过冷度会影响初生相Ni3Si的生长方式.随着过冷度的增大,初生相Ni₃Si的生长会由小平面生长方式转为非小平面生长方式.     

高含量自生Mg_2Si/Mg-9Al复合材料组织与形成机理

在Mg-9Al合金中添加3%~9%的Si,采用高频感应加热熔炼、随炉冷却凝固,获得了Mg_2Si含量高达10%~30%的Mg-9Al基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析及差热分析(DTA),研究了复合材料的凝固组织与形成机理。结果表明,复合材料都是由Mg_2Si、Mg17Al12和α-Mg等3种相组成,而Mg_2Si和Mg17Al12含量随Si含量增加而增加;复合材料凝固过程中,首先析出初生Mg_2Si,之后形成Mg+Mg_2Si共晶组织,共晶Mg_2Si依附初生Mg_2Si相生长而不形成汉字状Mg_2Si相;随着Si含量增加,Mg-9Al基体中Al含量逐渐增加,凝固行为也随之变化。     

Al-40%Cu合金定向凝固过程中的微观组织分析

采用连续切片技术对Al-40%Cu过共晶合金在定向凝固过程中初生Al2Cu相的三维微观组织进行了研究,探讨了三维共晶组织在定向凝固速率跃迁条件下的演变机制和间距调节机制。结果表明:A1-40%Cu合金在定向凝固过程中,抽拉速率发生跃迁后,三维共晶组织中的层片组织转变为棒状组织,共晶组织是通过三维空间下非同一平面的分叉和分枝行为连续调整组织间距。     

定向凝固恒速和跃迁加速下Cu-12.58%Mg过共晶合金的凝固组织演变

在定向凝固恒速和跃迁加速下,研究了Cu-Cu2Mg过共晶合金中Cu2Mg初生相和共晶组织的变化。结果表明,在定向凝固速率5～100μm／s下,Cu2Mgg初生相领先共晶组织生长,生长方向与定向凝固方向一致,界面形态从侧枝较少的树枝晶变为间距较小的细枝晶形态。在定向凝固速率从2μm／s跃迁加速到20μm／s下,生长Cu2Mg初生相枝晶有的被抑制停止生长,有的出现细化,面共晶组织细化是通过层片中Cu相分枝进行的。研究表明,通过定向凝固跃迁加速工艺方法,可使Cu—Cu2Mg共晶组织层片间距更加细化。