Zn-2%Cu包晶合金定向凝固的微观组织

对 Ｚｎ－２％Ｃｕ包晶合金进行了定向凝固实验研究，考察了在不同凝固速度条件下获得的凝固组织，并对其组织构成及尺度分布进行了分析 结果表明，组织从低速到高速经历了棒状胞晶—等轴晶—列状胞晶—板状胞晶—共生结构的转变，其中高速组织特征间距λ与凝固速度ｕ之间存在λ·ｖ０．５４７７＝５５０．５的关系，与低速胞晶组织相比较有显著差异；同时在没有出现平界面生长的条件下获得了包晶共生生长组织，由此对包晶共生生长的平界面假设提出了质疑。     

PdW20包晶合金的凝固组织及相选择

考察了凝固速率在50~1.8×103μm/s范围内的PdW20合金凝固组织及凝固速率对微观组织形态和领先相的影响。结果表明,三种不同凝固条件下的凝固组织由初生W相、包晶(Pd)相和固溶体Pd相组成。随着凝固速率增大,合金组织从树枝晶转变成等轴晶,晶粒大小快速减小。合金组织存在显微偏析,并且随着凝固速率增大,晶内与晶界上的成分差值减小。在3.2×102μm/s凝固速率下,观察到领先相W在进行包晶反应时不完全,还有部分W剩余。     

考虑包晶相的Ti-Al合金定向凝固枝晶生长数值模拟

考虑二元合金包晶反应和包晶转变过程,采用改进的CA方法建立了Ti-Al合金定向凝固过程中的组织演变数值计算模型,对液态金属冷却定向凝固过程中Ti-47.8Al(原子分数,%)合金包晶相的形成和具有不同优先生长方向的柱状晶的竞争生长进行了模拟。模拟了40 K/cm和80 K/cm两种温度梯度下合金的组织演化,并与相应的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金定向凝固试验结果进行对比。结果表明,较之40 K/cm,温度梯度为80 K/cm时组织更快地进入稳定生长区,过渡区相对较短,而且柱状晶区晶粒的连续性更好,一次枝晶臂间距减小。     

包晶合金的定向凝固与生长

综述了包晶合金定向凝固中包晶相的形核与生长机制，讨论了利用最高界面生长温度假设以及成分过冷和充分形核判据下包晶合金的微观组织与相选择规律，对包晶相的3种生长机制进行了分析，并在Sn-Cu包晶合金定向凝固实验中发现其包晶反应不仅存在于凝固界面处，在后续冷却过程中也能进行，最后针对国内外包晶合金定向凝固研究的现状，提出了其需要进一步研究的问题。     

Zn-2%Cu包晶合金快速定向凝固层片状组织

利用Bridgman法对Zn-2％Cu(质量分数)包晶合金进行了快速定向凝固实验研究，当生长速度在1600～6400μm／s时，得到了类似于共晶的层片状组织。利用X射线衍射仪及透射电镜对层片状组织进行了相组成的分析，并结合计算亚稳相图对该组织的相及组织形成规律进行了分析，结果表明在快速凝固条件下Zn-2％Cu包晶合金中实现共生生长是可能的。     

包晶Nd-Fe-B合金定向凝固与形核有关的组织选择

对Nd_(14)Fe_(79)B_7合金进行了定向凝固试验与形核有关的凝固组织形成研究.发现凝固速率为200和500μm/s试样中局部区域有粗大等轴Fe枝晶形成;并且在凝固速率500 μm/s的试样中存在α-Fe枝晶与Nd_2Fe_(14)B枝晶交替生长的带状组织.分析表明,当凝固速率为200μm/s时,定向生长的Fe枝晶界面前沿液相中的温度分布相对于γ-Fe平衡液相线是过冷的;当凝固速率为500μm/s时,Fe枝晶生长界面前沿相对于γ-Fe和Nd_2Fe_(14)B平衡液相线均会产生过冷.理论分析可以解释定向凝固试样中等轴晶和枝晶带状组织的形成.     

Zn-2wt%Ni合金包晶凝固的研究

采用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法研究了Zn-2wt%Ni合金在不同冷却方式下的凝固组织特点.结果表明,Zn-2wt%Ni合金中的包晶δ相形核困难,生长较缓慢.在炉冷条件下包晶δ相粒子仅局部包裹初生γ相生长;空冷及水冷组织均无法观察到包晶δ相.包晶δ相的生长除了通过包晶反应中的固-固扩散转变的方式进行外,L/γ界面通过包晶反应生长及在L/δ界面从液相中的直接生长也可能起着重要作用.     

定向凝固包晶合金带状组织的形成机制及相选择Ⅰ.带状组织的形成机制

对定向凝固包晶合金在不同生长条件下,初生相和包晶相分别作为单相和充分形核相以低速平界面生长时,从初始到稳态的整个过渡区间,两相在界面及界面前沿液相中的溶质分布进行了分析,利用充分形核假设和成分过冷准则以及相稳定生长的最高界面温度判据,分析了初始过渡区内可能发生的第二相形核转变,确定了形成带状组织的成分条件,考虑到相生长的历史相关性,将带状组织区分为周期性带状组织区和单一带状组织区,更能够对实验现象进行合理的解释,对Ti-Al合金的计算结果与理论分析一致。     

定向凝固包晶合金的微观组织仿真分析

以Sn-1.6%Cd合金为研究对象,通过计算机仿真,对于不同对流条件下合金生长界面形态及界面前沿的溶质分布进行了分析。结果表明,Sn-1.6%Cd包晶合金的理论仿真计算结果和实验所得结果相差很小,验证了计算机仿真的正确性。     

定向凝固包晶相变微观组织演化的相场方法研究Ⅱ.形核控制的微观组织模拟

采用包晶相变相场模型分别模拟了高G／vp定向凝固Ti—Al合金在小直径试样的连续形核和大直径试样的多重形核情况下,包晶两相微观组织演化．模拟结果表明,对于小直径试样,减小试样尺寸或减小包晶相形核过冷度倾向于形成岛屿带状组织;而对于大直径试样,包晶相所占体积分数以及形核率的不同将导致形成离散带状、岛屿带状和耦合生长组织．     

Pb-Bi包晶合金定向凝固微观组织演化

对Pb-(26,28,30,34)Bi(质量分数,%,下同)包晶合金进行平界面生长的低速定向凝固到枝晶状生长的高速定向凝固实验,研究了Pb-Bi包晶合金的微观组织形成及其演化。实验结果表明,在温度梯度G=30K/mm条件下,当凝固速度V=0.25μm/s时,初生α相和包晶β相均以平界面生长,凝固组织的演化过程为:单相初生α相→两相竞争组织→β单相。V=0.5μm/s时,定向凝固组织的演化过程为:单相初生α相→胞状α相+胞间包晶β相→α+β两相竞争组织→β单相。在G=20K/mm条件下,当凝固速度V=1μm/s时,初生α相以胞状领先生长,包晶β相则在胞状α间形核生长,并包裹住α胞。当凝固速度增加至V≥2μm/s时,初生α相由胞状转变为枝晶状,包晶β相则在枝晶间包围α枝晶。     

包晶合金定向凝固平界面前沿的形核分析

利用成分过冷和充分形核判据以及定向凝固中相稳定生长的最高界面温度假设,在包晶合金定向凝固初始过渡区及其之后两相低速平界面凝固时建立了初生相和包晶相界面前沿发生第二相形核转变所满足的成分条件,确定了不同凝固距离下出现两相平界面凝固带状组织的成分区间。Fe-Ni和Pb-Bi包晶合金理论计算结果与现有的实验结果进行了对比,两者吻合较好。     

Microstructure refinement of Sn-Sb Peritectic alloy by power ultrasonic

Sn-Sb peritectic alloy was treated with 400 W, 600 W and 800 W ultrasonic, respectively, to study the effect of power ultrasonic on solidification microstructure. Results show that power ultrasonic can refine α phase and β phase of the alloy, as well as eliminate gravitational segregation. Moreover, 600 W ultrasonic demonstrated the best refining effect, not only homogenous and fine solidification microstructure can be obtained, the cubical β phase crystals can also be spheroidized.     

Al-Y包晶合金非平衡凝固过程及组织特征

包晶凝固过程中小平面-小平面两相复相生长方式是凝固领域研究的一个热点。以初生相和包晶相都是严格计量比金属间化合物的Al-Y包晶合金作为研究对象,利用DSC热分析技术,严格控制冷却速度,获得不同凝固条件的非平衡凝固试样,研究了两相为小平面相的Al-Y包晶合金的凝固行为。发现小平面-小平面包晶系合金包晶凝固过程中,非平衡凝固特性及宏观偏析特点比非小平面包晶系更加明显。凝固特征温度与平衡相图偏差明显,包晶反应温度和包晶相直接凝固温度都远高于平衡相图给定的值,相对于相图是在“过热”条件下发生的,而固溶体型包晶合金一般是在“过冷”条件下发生的。包晶转变过程非常微弱,致使初生相残留量远高于平衡相图。即使对于过包晶成分的合金,其凝固组织中仍存在大量的共晶凝固组织,最终得到的凝固组织与平衡相图存在显著差异。     

Ni25Al75合金快速凝固过程中的包晶反应与凝固进程

用平面流铸技术制备了Ni25Al75合金条带，利用XRD，TEM和EDS对快速凝固后的显微组织和微区成分进行了分析。研究表明，Ni—A1合金快速凝固过程中的包晶反应受到了很大程度的抑制，从而影响到快速凝固进程，造成最终相组成中出现了平衡条件下不可能出现的α(A1)，并使NiAl3相有效合金浓度和生长速度增加，导致最终相组成中NiAl3相质量分数增加。     

定向凝固包晶合金带状组织的形成机制及相选择Ⅱ.相选择

利用充分形核假设和成分过冷准则以及相稳定生长的最高界面温度判据,对包晶合金低速平界面凝固前沿尚未确立稳态成分分布的情况进行了分析,并考虑到相生长的历史相关性,建立了从初始到稳态的整个过渡区间,随凝固距离变化的相选择模型,与Hunziker模型相比,更清楚地分析了整个凝固过程中发生的相和组织形态的转变,对实验现象进行了更合理的解释,对Ti-Al合金相选择图的计算结果与理论分析一致。