Ag-Cu/Co-Sn共晶合金深过冷快速凝固反常共晶的形成研究

利用熔融玻璃净化循环过热的方法进行了Ag-Cu/Co-Sn共晶合金的深过冷快速凝固实验,并系统研究了熔体过冷度和微量Nb添加对反常共晶形成的影响。结果表明,快速凝固过程中共晶枝晶内部首先重熔形成反常共晶,随着过冷度的增大,共晶相的形貌从蠕虫状转变为球形颗粒,被重熔形成的固相颗粒将作为剩余液相形核生长的基底,Ag-Cu共晶中共晶两相形核具有非互惠性。Co-Sn共晶合金中添加Nb元素后样品内部反常共晶形成的临界过冷度由23 K降低至15 K,而表面组织中过冷度从45 K降低至30 K。由于样品表面与坩埚壁接触有利于结晶潜热消散,反常共晶形成的临界过冷度较高。Ag-Cu共晶合金温度再辉曲线上慢速凝固阶段持续的时间较Co-Sn共晶合金要长。     

Fe-Ni-P-B共晶合金的深过冷凝固组织演化

采用玻璃熔覆法使Fe-Ni-P-B共晶合金在不同过冷度条件下凝固,研究了其组织随过冷度的演化规律.结果表明,随着过冷度的增加,凝固组织形态逐渐从棒状规则共晶向不规则的粒状共晶组织转化.当T＜35 K时,棒状规则共晶组织随过冷度增加而逐渐细化;当35 K＜ T＜150 K时,凝固组织由团状非规则共晶与棒状规则共晶构成,且随着过冷度增加非规则共晶逐渐增多,规则共晶组织减少,共晶间距增大;当T＞150K时,获得完全非规则共晶组织.应用Jackson-Hunt共晶生长模型和枝晶熔断理论,对Fe-Ni-P-B共晶合金凝固组织形成机制进行了分析讨论.     

Cu-Cr二元过共晶合金的深过冷及快速凝固

采用3m落管实验装置，研究了Cu—5％Cr(摩尔分数)过共晶合金深过冷快速凝固组织的演变规律。研究表明，随着过冷度增大，Cr的组织转变有3个阶段：首先初生相Cr由长条状转变为球状，Cr颗粒的直径被细化至2μm;其次当过冷度进一步增大，初生相Cr的结晶被完全抑制，结晶进入扩展共晶区形成完全的共晶组织，Cr颗粒的直径被细化至0．5μm；最后当过冷度进一步增大，Cu—5％Cr过共晶合金获得绝对稳定平界面生长，生成超饱和的单相Cu—Cr因溶体合金。随着Cr颗粒的细化，Cr中因溶Cu组元含量不断增大，实际上形成了富Cr和富Cu的两个区域。     

深过冷Fe—B—Si共晶块体纳米材料的凝固组织特征

在大气中利用循环过热与熔融玻璃净化相结合的方法,使６－２０ｇＦｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２合金液获得了３６７Ｋ的大过冷度,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１１ｍｍ,高为１０ｍｍ,组织中颗粒平均尺寸约为２００ｎｍ的Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２合金块体给米材料,研究结果表明,在△Ｔ＝３６７Ｋ再辉后自然冷却室浊及△Ｔ＝３２９Ｋ再辉后水淬条件下,凝固组织为在细化的Ｆｅ２Ｂ（Ｓｉ）基体中分布的３０－     

Fe-Sn偏晶合金的深过冷快速凝固组织

采用3m落管实验装置研究了Fe—Sn偏晶合金深过冷快速凝固组织。结果显示在大的过冷度下，亚偏晶合金，偏晶合金和过偏晶Fe—Sn合金均获得了组织均匀的两相共生组织，表明在过冷条件下偏晶相图具有与共晶相图相似的偏晶共生区。在过偏晶合金中，富Sn液相优先聚集生长，具有调幅分解生长特征；而在亚偏晶合金中，领先形成相为Fe的固溶体，它以形核长大的方式进行。在Fe—26．2％Sn亚偏晶合金中，首次获得了绝对稳定平界面生长单相组织，实际的溶质分配系数kv→l，经计算，获得绝对稳定平界面生长的临界过冷度为588K，ΔT＝0．4TL，对应的生长速度为38．3m／s。     

Ni—32.5%Sn共晶合金的净化与深过冷

本文采用循环高温过热和无机盐玻璃净化剂去除液态Ni-32.5%Sn共晶合金中的异质晶核,获得高达397K(0.283T_E)的过冷度,发现深过冷熔体主要以辐射方式散热,从而导出一种根据冷却曲线近似计算其平均比热的方法,采用高速摄影技术研究了其再辉过程,发现即使过冷度超过0.2T_E,液态合金仍然优先发生界面异质形核。     

过冷钕铁硼合金的凝固行为

22 稀有金属快报 2002年第5期 作为一种高性能的永久磁体，钕铁硼(Nd-Fe-B)合金磁体日益引起人们的很大关注，其应用领域也愈加广泛。它们的生产方法有熔体离心铸造和烧结工艺2种。人们认为，这类磁体的优越性来源于磁性的Nd2Fe14B相，它不仅具有很大的饱和磁化强度，而且具有很高的各向异性磁场。 在采用烧结技术途径时，Nd2Fe14B相在外加磁场内将锭坯破碎出来的粉末进行生坯压制之前就结晶取向排列了。生坯的烧结不破坏磁体中Nd2Fe14B相的取向特性，烧结出来的磁体是磁性各向异性的，其最大能量积超过了440kJ/m3。 在采用熔体离心铸…     

深过冷Ni-Sn亚共晶合金的组织演化

采用熔融玻璃净化法+循环过热法,考察了Ni-28%Sn、Ni-30%Sn亚共晶合金在不同过冷度下的冷却曲线和组织演化规律。结果表明,成分偏离共晶成分较近的Ni-30%Sn合金比成分偏离共晶成分较远的Ni-28%Sn合金更易获得较大的过冷度,更易于出现再辉过程;同时,深过冷凝固情况下,两种成分的凝固组织差别较大。同Ni-30%Sn合金凝固组织相比,Ni-28%Sn合金的层片状(α-Ni+Ni3Sn)规则共晶组织容易被抑制,非规则反常共晶形成困难,初生α-Ni枝晶组织粗大,依附在其周围生长的Ni3Sn晕环组织更易大范围的形成。     

DZ125高温合金深过冷凝固组织转变规律

采用熔盐净化剂与循环过热相结合的方法,获得了过冷度高达180 K的DZ125高温合金深过冷熔体,研究了合金深过冷凝固的组织演化过程.结果表明,随着过冷度△T的增大,凝固组织经历3次转变过程:当△T<48 K时,合金的凝固组织为普通树枝晶;当48 K≤△T<85 K时,枝晶因再辉发生熟化和重熔,组织转化为第1类粒状晶;当85 K≤△T<160 K时,再辉所产生的重熔效应大大降低,凝固组织为深过冷树枝晶;当△T≥160 K时,发生枝晶破碎及再结晶,凝固组织转变为第Ⅱ类粒状晶.     

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.     

Non-equilibrium solidification of undercooled Ni-31.44%Pb monotectic alloy melts

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｃｏｏｌｅｄａｌｌｏｙｍｅｌｔｓｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｓｏｆｅｘｔｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙｆｏｒｏｖｅｒ30ａ .Ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｗａｙｔｏｓｔｕｄｙｍｏｄｅ     

Phase selection in highly undercooled Fe-B eutectic alloy melts

The high undercooling technique by molten glass slag purification and cyclical superheating in Ar atmosphere was applied to bulk Fe-B alloy melts. A hypercooling was achieved which suppressed the formation of stable phase and consequently promoted the nucleation of metastable phase. Fe-17%B and Fe-20%B alloys were investigated, respectively. TEM and X-ray powder diffraction analyses verify the formation of metastable phase in the highly tmdercooled Fe-B alloy melts. Besides, the critical nucleation work of Fe2B and Fe3B phases was calculated to predict phase selection in the undercooled melts. The results show that the metastable phase formation is a function of the undercooling achieved prior to nucleation. And the amount of undercooling is an important factor in determining microstructural development by controlling phase selection in the undercooled melts.     

Liquid-phase separation in undercooled CoCrCuFeNi high entropy alloy

Liquid-phase separation in a CoCrCuFeNi high entropy alloy is evidenced by supercooling method. The CoCrCuFeNi high entropy alloy is supercooled by glass fluxing method with a sample mass about 100 g which allows tensile test at different undercoolings. The microstructure evolution of CoCrCuFeNi high entropy alloy solidified at different undercoolings are investigated. The variation of interdendritic Cu-rich phase and the hardness of the dendrites are described in detail and liquid-phase separation is confirmed to have taken place when undercooling is equal or greater than 100 K. The plasticity and elastic modulus during tensile tests are strongly affected by compositional change upon liquid-phase separation. The samples solidified after liquid-phase separation exhibit much higher plasticity and lower elastic modulus.     

中熵共晶CrCoNiNb0.4合金层状组织的热稳定性

对CrCoNiNb_0.4中熵共晶合金层片状组织的热稳定性进行了研究。结果表明:CrCoNiNb_0.4合金共晶层状组织在1023 K及以下温度可以保持较长时间的热稳定性;随热处理时间从24 h增加至168 h,CrCoNiNb_0.4合金共晶片层厚度从约0.19 μm增加至约0.39 μm,且片层间隙析出相逐渐增多,同时伴随着边界断裂,边缘球化等层状失效形式的发生,在析出强化相以及层状组织失效的共同作用下,CrCoNiNb_0.4合金共晶组织硬度值随热处理时间呈先增大后减小的趋势。     

共晶和包晶合金定向凝固过程中共生生长的形态稳定性

近年来对共晶合金共生(耦合)生长形态稳定性的研究取得了一系列重要的成果。这些成果主要包括:片层共晶共生生长在最小过冷度下的超稳定性、片层共晶共生生长的Z字形分叉、熔体流动及非线性动力学对共生生长形态稳定性的影响等。在此基础上人们又开始关注包晶合金定向凝固中的稳态共生生长及其形态稳定性。综述了这些研究成果,并对其发展方向进行了探讨。     

Fe40Ni40B20共晶合金深过冷凝固组织演化的温度曲线及高速摄影分析

采用红外测温仪结合高速摄影,对Fe40Ni40B20（at%）共晶合金深过冷熔凝过程温度曲线及凝固过程影像进行监测和记录。基于获得的高速摄影图像及温度曲线结果,结合合金对应凝固条件下组织特征分析,发现深过冷条件下合金的凝固组织随过冷度（ΔT）存在三个典型演化过程：ΔT =170K-230K,规则棒状亚稳相共晶团组织初始形成,随后残余液相中稳定两相凝固及初始亚稳组织重熔,分别对应温度曲线及高速摄影图像中的一、二次再辉;ΔT =230K-260K,规则棒状及近非规则亚稳相共晶团组织形成、亚稳相分解及残余液相中稳定相外延生长,表现为温度曲线及高速摄影图像中仅有一次再辉过程;ΔT =260K-300K,非耦合生长非规则亚稳相共晶团组织的形成,亚稳相的后续分解,表现为温度曲线中出现拐折及高速摄影图像中存在二次再辉现象。高速摄影测得一次再辉对应凝固速率表明,大过冷范围随着ΔT增大,初生组织凝固速率出现先增大而后稳定的现象;采用枝晶生长模型近似计算的亚稳相生长速率在中大过冷范围与测得一次凝固速率较好吻合,更大过冷范围速率稳定归因于生长机制转变为两相的非耦合生长,也很好的印证了以上组织演化规律。     

深过冷Fe-Co合金的凝固规律

采用熔融玻璃净化法研究了深过冷Fe-Co合金的凝固组织演化规律.结果表明,随着熔体过冷度的增加, Fe100-x-Cox(x=10-40)中除x=10的合金外,合金凝固组织都经历了两次晶粒细化过程;而当过冷度大于某一临界过冷度时,凝固组织不再是单相,而是出现了亚稳相,除了小过冷度下的组织转变以外,凝固组织转变过冷度以及亚稳相形成的临界过冷度随着Co含量的增加而增大.运用B-C-T模型和瞬态形核理论对凝固组织的演化规律进行了理论分析.     

深过冷Ni-31.44%Pb偏晶合金快速凝固行为

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法研究了Ni-31．44％Pb偏晶合金宽过冷区间的凝固组织演化规律；从形核热力学和动力学两方面分析过冷熔体中稳定相(α)和亚稳相(L2)两相的竞争形核规律。研究结果表明：过冷Ni-31．44％Pb偏晶合金在快速凝固阶段本质上是以枝晶方式生长，首先形成α枝晶骨架，再辉重熔后分布于枝晶间的残余掖相按照正常凝固模式进行分相／偏晶等后续反应。