静电悬浮下铌异质形核及枝晶生长（英文）

采用无容器静电悬浮实验技术,对纯度99.7%和99.95%铌材料的过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究。通过经典形核理论分析测量和计算得到材料样品在形核和凝固过程的热物理参数和热动力学参数。实验结果统计分析表明：铌样品的最大过冷度为455.7 K,临界过冷度约为739 K。系统分析并计算得到铌样品最大概率形核过冷度、指前系数、成核活化能、固液界面自由能和关键晶核尺寸。样品的枝晶生长速度与过冷度呈幂函数关系,在过冷度454 K时,枝晶生长速度达到42.1 m/s。考虑非等温条件下界面能的各向异性对自由枝晶生长的影响,理论预测结果与实验获得实验结果一致。     

深过冷Cu-37.4%Pb偏晶合金凝固行为和微观组织

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,研究Cu-37.4%Pb偏晶合金过冷熔体凝固组织的演化规律和熔体过冷度及形核率对相分离的影响.研究表明:对于偏晶合金,当过冷度<150 K时,由于初生相L2的长大被抑制,形成Pb分布在α枝晶间的均匀凝固组织;当过冷度>150 K时,随着过冷度的增大,由于Ostward熟化和凝并的加强,L2液滴尺寸增加,导致L2的液相分离,凝固组织中的Pb颗粒尺寸经历由小变大的过程,直至发生分层.     

过偏晶合金Ni-40%Pb深过冷凝固组织

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究过冷Ni-40%Pb(质量分数)过偏晶合金的组织演化规律. 结果发现 过偏晶合金在快速凝固阶段本质上是以枝晶方式生长; 当ΔT《50K时, 合金组织为粗大枝晶+枝晶间Pb相+团块状Pb相; 当100《ΔT《198K时, 合金组织宏观偏析严重; 当ΔT＝292K时, 合金组织呈粒状晶, 第二相均匀弥散分布. 分析表明凝固组织宏观偏析与快速凝固阶段固液相变速率和体系残余液相分数有关; 粒状晶粒化机制属于枝晶碎断再结晶机制.     

深过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金的再辉与形核分析

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究Cu-20%Pb亚偏晶合金的再辉行为,利用经典形核理论与瞬态形核理论计算讨论偏晶合金的两相竞争形核规律.结果表明,在过冷度0～238K范围内,凝固过程出现两次再辉.一次再辉由a(Cu)相的形核和生长引起,二次再辉由偏晶反应引起.过冷亚偏晶Cu-20%Pb合金凝固过程中,相恒先形核,即匀晶转变先于偏晶反应发生.     

Ni—Ni3Si系近共晶合金深过冷形核规律

采用大体积液态金属的微观净化技术,在Ｎｉ－Ｎｉ３Ｓｉ合金中使Ｎｉ－（６．０７－１９．７）％Ｓｉ和Ｎｉ－（２０．５－２２）％Ｓｉ两组合金分别获得了最大达３４４和２６５Ｋ的极限形核过冷度,并使其极限过冷度保持２０个循环过热周期不衰减。实验发现,Ｎｉ－Ｎｉ３Ｓｉ系近共晶合金深过冷凝固时,Ｎｉ３Ｓｉ总是领先于α相形核。     

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.     

深过冷凝固Co80Pd20合金中的枝晶生长

采用玻璃熔体净化与循环过热相结合的深过冷凝固技术实现了Co80Pd20合金的深过冷,获得了高达415 K的最大过冷度.采用OM观察了不同过冷度下凝固合金的微观组织,分析了枝晶形成的过冷度区间及过冷度对枝晶形貌的影响.运用BCT模型对深过冷凝固Co80Pd20中的枝晶生长进行了理论分析,获得了深过冷凝固过程中的枝晶生长速...     

深过冷Cu50Ni50熔体凝固的定向枝晶组织

在高真空度下,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,在宽的过冷度范围内,研究了Ｃｕ５０Ｎｉ５０合金凝固组织开头演化过程。结果表明,随着过冷度增大,凝固组织发生了３次转变。其中,当１２０Ｋ（ΔＴ＾＊２）〈ΔＴ〈１９２Ｋ（ΔＴ＾＊３）时,凝固组织发生第２次转变,由粒状晶演变为定向生长的深过冷枝晶。通过组织观察和过冷熔体枝晶生长过程的计算发现,快速凝固形成的枝晶在再辉和再辉结束后枝晶熟化过程被高度抑制     

深过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织的细化机制

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究Cu-20%Pb亚偏晶合金的凝固组织,用BCT-LKT枝晶生长模型对深过冷凝固过程的热力学参数进行了计算,分析了过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金的凝固机制.结果表明,在低过冷度下,Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织由粗大的Cu枝晶和Pb相组成.随着过冷度的增大,Cu枝晶和Pb相细化,Pb相分布均匀.但在不同的过冷度范围,凝固组织细化机制不同.过冷度小于200 K时,快速凝固阶段结晶潜热集中释放造成的温度回升引起枝晶大量重熔是枝晶细化的主要因素;过冷度大于200 K时,枝晶高速生长导致枝晶各部位的不均匀收缩及枝晶骨架间液相的高速流动会使枝晶受力产生碎断,枝晶重熔和枝晶碎断共同作用使得枝晶发生细化.     

几种单晶高温合金的形核过冷度测量及相应凝固组织研究

采用悬垂小球法在工业条件下对DD5、DD6以及 WZ30三种镍基高温合金进行熔体过冷试验,测得这三种合金的临界形核过冷度△TN分别是33、36和42K。合金DD5和DD6试样凝固时由于过冷度相对较小,形成细枝状单晶组织。合金WZ30的临界形核过冷度相对较大,试样凝固时主要形成由晶向一致的树枝状单晶基体框架和晶向散乱的碎粒状杂晶组成的的混合体组织,其中大部分碎粒状杂晶的形态和尺寸特征像是从液体中直接形核长大的等轴晶粒团簇,而不是来源于枝晶臂的熔断。     

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。     

深过冷Si-Al合金的凝固过程和组织特征研究

用高速摄影和扫描电镜研究了电磁悬浮熔炼条件下,Si-20%Al合金的凝固过程及其组织特征.结果发现,将Si-20%Al合金在氩气中进行电磁悬浮熔炼可使其获得375K的过冷度.过冷合金先结晶相的形貌和尺寸与其形核过冷度有关.在小过冷度下,合金的初生硅为粗大的长片多面体;过冷度增大到1 26 K后,初生硅变为均匀细小的等轴多面体.在过冷度小于328 K以前,初生硅的表面有明显棱角,表现出小平面生长的特征;过冷度大于328 K后,初生硅变为细小均匀表面有圆滑钟乳石状凸起、没有明显棱角的不规则多面体,表现出了非小平面生长的特征.     

深过冷条件下Ni—Sn合金的伪共生区与形核特点

本文采用无机盐溶剂中高温循环过热和真空下单辊快淬两种方法获得Ｎｉ－Ｓｎ合金的深过冷，从而测得了Ｎｉ－Ｓｎ合金的伪共生区。分析表明：深过冷条件下共晶两相的形核是彼此独立的异质形核；尽管Ｎｉ３Ｓｎ是易于形核的相，但合金中的固有杂质有利于Ｎｉ（α）相形核。     

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.     

过冷Cu-Pb偏晶合金的凝固热力学分析

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法实验研究了Cu-34.15%Pb偏晶合金在0~204K的宽过冷度区间的冷却曲线。实验结果表明,Cu-34.15%Pb偏晶合金在较小过冷时只有一次再辉,较大过冷时有两次再辉,偏晶反应中液相L2恒为初生相。根据经典形核理论和冷却曲线讨论了偏晶合金的两相竞争形核规律,并推断出Cu-Pb合金偏晶反应中液液相变焓ΔHL的取值范围为5×108~1.8375×109J.m-3。研究发现,ΔHL的大小对于偏晶反应中的α相和L2相的两相竞争形核起着至关重要的作用,需要精确地测定。     

亚偏晶Cu-Pb合金的深过冷快速凝固

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,研究了亚偏晶Cu-Pb合金过冷熔体凝固组织演化规律。研究表明:在试验过冷度10～302K的范围内,其凝固组织形态经历了两次变化过程:第一次是在10～207K过冷度范围,由粗大的枝晶重熔形成了第一类粒状晶;第二次发生在207～302K过冷度区间,合金组织中的第一类粒状晶转变为高度细化的细枝晶,组织因细枝晶再结晶向准球状晶粒转变。     

过冷Cu70Ni30熔体凝固组织的第一类粒状晶

在高真下,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,在２２～２７０Ｋ过冷度范围内,研究了Ｃｕ７０Ｎｉ３０合金凝固组织形态演化过程,在△Ｔ〈△Ｔ２＾＊（１２０Ｋ）过冷度范围内,随着过冷度增大,枝晶渐变为粒状晶,发生了组织的第一类粒化,组织观察及成分分析结果表明,枝晶段之间偏析区不是晶界。第一粒粒状晶的形成过程包括;枝晶在再辉期间发生熔断,从而形成枝晶段,然后枝晶段通过合并一再结晶而形成粒状晶。     

深过冷Fe-Mo合金中初生α-Fe相的快速生长

采用落管无容器处理技术实现Fe-8%Mo和Fe-26%Mo合金的深过冷快速凝固。结果表明:大尺寸Fe-8%Mo合金液滴的凝固组织由α-Fe枝晶晶粒组成,溶质Mo主要富集于晶界处。随着合金粒子直径的减小,α-Fe相组织形态由粗大枝晶向等轴晶转变并显著细化,同时α-Fe相的微观偏析逐渐减弱。当粒子直径减小到约100μm时,发生显著的溶质截留效应,过冷度和冷却速率的增大抑制了溶质Mo的扩散。大尺寸Fe-26%Mo合金液滴的快速凝固组织由残余α-Fe相和层片共析组织(μ+α-Fe)组成,且随着粒子直径的减小,凝固组织由层片状逐渐转变为颗粒状。理论计算表明,随着过冷度的增大,α-Fe枝晶发生由溶质扩散控制生长向热扩散控制生长的转变。发生该转变所需的临界过冷度随合金中Mo含量的增大而增大。     

深过冷液态Co85Cu15亚包晶合金的快速凝固

采用熔融玻璃净化法使大体积Ｃｏ８５Ｃｕ１５亚包晶合金的最大过冷度达到３５１Ｋ,实验测得其超过冷临界过冷度为３７９Ｋ,随着过冷度的增大,显微组织由树枝晶转变为等轴晶,并显著细化;溶质截留效应增强,显微偏析程度减小,Ｃｏ的同素异构转变受到抑制,凝固组织中Ｃｏ主要是亚稳的过饱和α－Ｃｏ固溶体,ε－Ｃｏ含量极少。