深过冷Fe85B15亚共晶合金晶粒的细化机制

采用熔融玻璃与循环过热相结合的方法使Fe85 B15 合金熔体获得了320K的大过冷度,并在共晶组织中获得了晶粒尺寸为100～200nm的共晶相.理论分析和实验结果表明,合金熔体的大过冷为晶粒细化提供了驱动力,而形核率和晶粒生长速度随过冷度的变化决定了晶粒的细化.实验结果为通过深过冷快速凝固技术制备块体纳米晶材料提供了新的思路和重要的实验依据.     

深过冷合金中的晶粒细化

深过冷熔体在一个临界过冷度下凝固,在很窄的过冷区间内晶粒尺寸将急剧减小,称之为晶粒细化.从研究过冷Ni基合金的晶粒细化现象入手,对迄今为止关于产生晶粒细化的各种机制做了较为系统的归纳和分析.并在此基础上,提出了存在的问题和今后的发展方向.     

深过冷DD3高温合金的两次细化机制

用复合熔盐净化与循环过热相结合的方法,获得了最大210K过冷度,研究了DD3高温合金过冷熔体凝固组织的演化规律,在所获得的过冷度范围内,凝固组织的形态发生两次晶粒细化,发生第一次细化的过冷度为30－70K,因枝晶熟化,重熔,高度发达的树枝晶转变为第一类粒状晶;发生第二次细化的过冷度超过153K,凝固组织因枝晶碎断和再结晶而志变为第二类粒状晶。     

深过冷Ni80.3B19.7合金的再辉和非规则共晶的形成

采用熔融玻璃净化结合气体保护的方法,使Ni80 3B19 7过共晶合金获得了407 K的大过冷度,研究了其在不同过冷度下快速凝固过程中的再辉行为.结果表明,Ni80 3B19.7过共晶合金在0～112 K过冷度范围内无明显再辉,在112～323 K过冷度范围内,其再辉曲线表现为两个再辉峰,而在323～407 K过冷度范围内,其再辉曲线为一个再辉峰.初生固相含量的随着过冷度的增大而增大,导致一次再辉度随着过冷度的增大而增大.深过冷Ni80 3B19.7合金凝固组织中非规则共晶的形成,归因于共晶两相在快速凝固阶段以自由枝晶的形式进行的非耦合生长和再辉后的慢速凝固阶段两相枝晶所发生的形态上的转变.     

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.     

深过冷合金中的非平衡现象分析

深过冷技术是快速凝固技术中的一种，它能实现金属或合金在慢速冷却条件下发生快速凝固，这就为研究者研究合金快速凝固中的一些非平衡现象提供了一种新的途径，讨论了影响熔体过冷度的主要因素，介绍了获得熔体深过冷的几种主要方法，分析了深过冷熔体的非平衡现象产生的原因。     

深过冷Fe-B-Si共晶合金凝固组织纳米化机制探讨

采用深过冷及深过冷加水淬的方法,成功地制备了样品直径为16mm,高为15mm,组织中晶粒平均尺寸小于120nm的Fe76B12Si12合金块体纳米材料。理论分析与实际计算结果表明：该合金凝固组织纳米化的主要原因在于,其共晶两相的生长速度小、组织粗化速率小、溶质平衡分配系数低以及具有相对较低的熔化焓;深过冷Fe-B-Si合金块体纳米软磁材料制备的理想条件是：获得超过冷、选择主要由溶质扩散控制生长的共晶合金成分、获得Fe2B(Si)相为完全准球状形态的二次粒化非规则共晶组织。     

(NaPO3)n对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了 (Na PO3) n 对 Al- 2 2 % Si过共晶合金初晶硅的晶粒细化作用。结果表明 ,(Na PO3) n对初晶硅的细化效果优于 Cu P,同时 (Na PO3) n 具有共晶硅变质的作用。采用 (Na PO3) n 处理的 Al- 2 2 % Si- 1.0 % Cu- 0 .5 % Mg- 0 .5 % Mn合金的平均抗拉强度可达 2 73MPa。以扫描电镜、电子探针为检测手段研究了 P元素对过共晶 Al- Si合金的 Si晶体的影响。结果表明 ,一方面 Al P作为异质核心细化初晶硅 ,另一方面 ,有 Na同时存在时 ,P的扩散受阻 ,P元素在 Si相生长表面富集 ,阻碍了 Si相生长 ,细化了初晶硅。     

深过冷Ni—Sn共晶合金的快速凝固机制

本文通过净化法使 Ni-32.5wt-%Sn 共晶合金液获得深过冷,对该合金液在不同过冷条件下的凝固机制和组织进行了研究。结果表明:当过冷度小于约10K 时,该合金液凝固生成 Ni_3Sn相和 Ni(α)相层片共晶。在深过冷条件下,由于 Ni_3Sn 枝晶的自由生长速度远大于 Ni(α)枝晶的自由生长速度,再辉过程中,Ni_3Sn 相和 Ni(α)相不能以匹配方式生长,而由 Ni_3Sn 相作为领先相以枝晶簇方式生长。再辉过程中形成的枝晶簇,其内部 Ni_3Sn 枝晶进一步熔断粗化及 Ni(α)相在Ni_3Sn 枝晶间形成生长,最后形成非规则共晶组织。当过冷度小于130K 时,再辉之后,枝晶簇间存留有较大体积的成分仍为 Ni-32.5wt-%Sn 的合金液,这部分合金液在共晶平台阶段以层片共晶方式凝固,所以试样内部的组织由非规则共晶区和层片共晶区组成。     

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。     

直接热处理细化铸态TiAl基合金的研究进展

直接热处理方法具有工艺简单、成本低廉、显微组织易于控制和适用性广等优点，是细化TiAl基合金铸件组织的重要方法之一，概括和总结了直接热处理方法在工艺和机理方面的研究进展，提出了直接热处理工艺存在的问题及解决的途径。     

Mg-TiB2中间合金和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究了粉末原位合成法制备的Mg-50%TiB2(质量分数,下同)中间合金的组织和结构,以及Mg-50%TiB2和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,1.4%(Mg-50%TiB2)中间合金和0.1%Sr的复合添加可使AZ91D镁合金的α-Mg晶粒尺寸由基体合金的240μm降至49μm。通过面错配度计算证实TiB2可成为初生-αMg的良好异质核心。加入碱土元素Sr引起合金成分过冷度增加,从而激活固/液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。     

电磁搅拌作用下CoCrMo合金熔模铸件凝固细晶研究

目的 研究电磁搅拌对CoCrMo合金熔模铸件晶粒尺寸的影响,解决熔模铸造CoCrMo合金铸件晶粒粗大的问题。方法 将CoCrMo合金熔化后,在其凝固过程中分别施加不同工艺参数的电磁搅拌,并对其凝固后的组织进行表征分析。同时,采用有限元法对电磁搅拌在金属熔体中的电磁场和流场进行数值模拟。结果 在不同的电磁搅拌参数下,CoCrMo合金铸件凝固组织出现了不同程度的细晶效果,浇道处的细晶效果优于铸件试棒处的。铸件试棒处的晶粒尺寸最小能控制在1 mm以下,等轴晶率最高能提升至31%。数值模拟结果表明,在电磁搅拌过程中,铸件试棒的磁场、电流和洛伦兹力都呈周期性变化,铸件试棒内部的流速随搅拌时间的延长而增大,最后趋于稳定。结论 电磁搅拌对CoCrMo合金的凝固组织产生了明显的细化效果,促进了柱状晶向等轴晶转变。电磁搅拌的时间越长,铸件凝固组织的细化效果越好,铸件厚大部位的细晶效果越显著。结合实验结果和数值模拟结果发现,在电磁搅拌过程中,熔体流动引发枝晶断裂是晶粒细化的主要原因,而电磁场促进异质形核为次要原因。     

铸造镁合金的晶粒细化技术

从晶粒细化方法和晶粒细化机理两个方面总结了不含锆铸造镁合金和含锆铸造镁合金晶粒细化技术的研究进展,并指出新型高效晶粒细化剂的开发和晶粒细化机理的研究是镁合金晶粒细化技术研究的重点.     

Amorphous Formation in an Undercooled Binary Ni-Si Alloy under Slow Cooling Rate

High undercooling up to 392 K was achieved in eutectic Ni70.2Si29.8 alloy melt by using glass fluxing combined with cyclic superheating.A small quantity of amorphous phase was obtained in bulk eutectic Ni70.2Si29.8 alloy when undercooling exceeds 240 K under slow cooling conditions (about 1 K/s).The amorphous phase was confirmed by high-resolution transmission electron microscopy and differential scanning calorimetry.     

过冷Fe-Co合金的包晶凝固

采用熔融玻璃净化法使Fe-Co包晶合金实现了深过冷快速凝固。当熔体过冷度较小时,Fe-Co包晶合金的凝固组织为典型的包晶组织。借助电子探针分析和DTA差热分析,证实了非平衡条件下Fe-Co包晶合金凝固过程中发生了包晶反应和包晶转变。研究表明,深过冷Fe-Co包晶合金的非平衡凝固过程从理论上可以划分为4个阶段:初生δ相的形核与生长、包晶反应、包晶转变和γ相的外延生长。     

限制性模压强塑性变形对7075铝合金厚板晶粒细化效果研究

目的 研究热轧态7075铝合金厚板经限制模压变形后微观组织演变情况。方法 利用ABAQUS有限元软件对限制模压变形压弯过程进行模拟仿真,得到限制模压压弯试样等效应变分布情况,对160 mm×160 mm×15 mm的7075铝合金试样分别开展限制与非限制性模压变形物理实验。结果 380℃时非限制性模压变形试样变形至4道次发生明显开裂,限制模压变形试样变形至5道次未出现裂纹。结论 2种变形方式均可实现组织晶粒细化,与非限制性模压变形试样相比,限制模压变形试样组织晶粒细化效果更显著,且组织中不同角度晶界分布更均匀,晶体取向更集中。     

深过冷合金中的耗散结构及对凝固组织的影响

在深过冷Pd82Si18熔体中发现一种液相调幅状的自组织结构。运用Pringogine的耗散结构理论，分析了在远离平衡态，深过冷熔体产生自组织的原因及其过程。分析表明，过冷度可以表示非平衡态过程对平衡态过程的偏离程度，熔体随过冷度的变化而产生的热力学涨落，以及其产生的非线性效应是深过冷熔体产生自组织的重要原因。     

碳和碱土元素复合细化对Mg-3Al合金抗拉强度的影响

利用碳和碱土金属(Ca和Sr)对Mg-3Al合金进行单独或复合细化处理,研究其品粒细化效果及其晶粒细化对Mg-3Al合金抗拉强度特性的影响规律.结果表明:0.2%C(质量分数,下同)、0.2%Ca及0.2%Sr均可显著细化Mg-3Al合金,而经0.2%C与0.2%Ca或0.2%Sr复合细化可进一步提高细化效果.细化后M...