微重力条件下Cu-Zr共晶合金的液固相变研究

采用落管方法实现了液态Cu-10 wt.%Zr亚共晶、Cu-12.27 wt.%Zr共晶和Cu-15 wt.%Zr过共晶合金在微重力无容器条件下的快速共晶与枝晶生长.Cu-12.27 wt.%Zr共晶合金的凝固组织随液滴直径减小由层片规则共晶向不规则共晶转变,且层片间距减小;Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金的初生(Cu)相随液滴直径减小由粗大树枝晶向棒状晶转变,且所占体积分数增加,部分区域形成花状凝固组织,(Cu)相枝晶辐射向外生长;Cu-15 wt.%Zr过共晶合金初生相则为金属间化合物Cu_9Zr_2相,呈条状生长,随液滴直径减小冷却速率增大,凝固组织由宏观弯曲生长向球状晶胞转变.理论计算表明,三个合金液固相变枝晶与共晶的生长均由溶质扩散控制.测定Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金初生(Cu)相显微硬度随液滴直径减小而增大,三个合金的共晶相随合金初始成分增大而增大.     

铝合金表面激光沉积AlCrFeCoNiCu涂层的组织及耐蚀性能

为了提高铝合金表面的力学和耐腐蚀性能,利用激光沉积技术在铝合金表面制备了AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和电化学工作站,研究了涂层的相结构、微观组织、元素分布、硬度及耐腐蚀性能。结果表明,涂层与基材结合良好,基材中Al元素在熔池搅拌作用下上浮,使沉积层呈FCC相和BCC相;显微组织为典型的枝晶结构,Cu元素在枝晶间富集;涂层平均显微硬度为528HV_(0.2),约是基材的5倍;AlCrFeCoNiCu涂层在3.5% NaCl溶液中的腐蚀特征为点蚀和晶间腐蚀,耐腐蚀性优于基材。激光沉积制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金可以改善铝合金表面性能。     

深过冷Cu60Sn30Pb10偏晶合金的快速凝固

实现了大体积Cu60Sn30Pb10偏晶合金的深过冷与快速凝固.实验获得的最大过冷度为173 K(0.17TL).凝固组织发生了明显的宏观偏析,XRD分析表明,试样上部是由固溶体(Sn),(Ph)相和金属间化合物ε(Cu3Sn)相组成的三相区,下部为富(Ph)相区.在小过冷条件下,三相区中ε(CuSn)相的凝固组织为粗大的枝晶,随着过冷度的增大,ε(Cu3Sn)相细化成层片状组织.且层片间距随过冷度的增大而减小,而(Sn),(Ph)两相始终以离异共晶的方式存在.富(Pb)相区中分布有少量的ε(Cu3Sn)枝晶,枝晶长度随过冷度的增大而增大,且在大过冷条件下发生碎断.(Sn)相在ε(Cu3Sn)相表面形核、长大,其形态类似于包晶凝固组织.     

二元合金凝固过程微尺度热质传输的影响分析

针对二元合金凝固的微观偏析现象建立一维平面枝晶模型,考虑溶质在固相中有限扩散,液相完全扩散的情况。通过模拟计算,比较分析了Al-Cu和Fe-C合金微观偏析的特点,并讨论了不同凝固速度以及溶质扩散系数随温度变化与否对微观偏析的影响。分析结果表明,温度场的影响是不可忽略的,应该在研究中予以考虑。     

强磁场对铝合金中溶质组元分布状态的影响效果

合金中溶质组元的组织形态和分布对于改善合金的组织和性能具有重要意义.本文研究了铝合金在强磁场作用下的凝固行为,考察了Al-Cu，Al-Mg合金中溶质组元的相形态、分布状况随高强度均恒磁场和梯度磁场的强度和方向变化的规律.研究发现，由于Cu元素和Mg元素的物性不同导致其在基体中受到的电磁力不同，在均恒磁场作用下，铝合金中Cu元素和Mg元素在α-Al基体晶粒内和晶界上的分布变化规律相反；在梯度磁场作用下，Cu元素和Mg元素在铝基体中含量和分布状态也有显著的差异.本研究为利用强磁场有效控制不同物性的溶质元素在合金基体中组织状态和分布提供了实验依据. 关键词： 强磁场 铝合金 溶质元素分布 凝固组织 凝固过程     

杂质对吸附系统O/RhxPt1-x衬底、合金(110)表面偏析的影响

构造了考虑吸附与偏析相互作用情况下无序二元合金Rhx Pt1-x(110)吸附氧表面的原子集团模型,其中O的覆盖度为0.5;构造了考虑杂质Ni,Cu,W对合金可能产生影响的吸附表面原子集团模型,杂质的掺入采用替位式.应用recursion方法计算了合金表面的环境敏感镶嵌能和电子结构.环境敏感镶嵌能计算表明杂质Ni,Cu和W均使O吸附RhxPt1-x(110)合金表面偏析情况发生逆转,Ni对Rh-Pt合金偏析的影响最大,其次是Cu,W对合金偏析的影响最小;电子结构计算表明杂质Ni,Ca W存在于合金表面时,使Rh与O的共价相互作用减弱,使表面偏析发生逆转,Pt再次偏析于表面.     

强磁场复合交变电流作用下Zn-30wt％Bi偏晶合金的凝固

研究了强磁场复合不同强度和不同频率交变电流对Zn-30wt%Bi合金凝固组织的影响规律.结果表明：在25℃/min的冷却速率下,只施加交变电流无法抑制该合金的分层比重偏析;而单独施加纵向强磁场对合金的偏析有一定的改善作用;如果同时施加纵向强磁场和工频交变电流,在产生的交变洛仑兹力的作用下,合金的分层比重偏析基本得到抑制;增加电流密度、磁场强度和交流电流频率均有利于合金凝固组织的改善.但对上述三个参数而言,均存在一个最佳值,偏离该最佳值时,均难以获得均质的偏晶合金组织.从电磁场动力学角度探讨了复合场影响偏晶 关键词： 强磁场 偏晶合金 重力偏析 低冷却速度     

质子辐照对永磁合金微观结构演化的研究

钐钴和钕铁硼稀土永磁合金已经广泛应用于粒子加速器的波荡器和其他器件中,作为加速器的重要组成部分,永磁合金在辐照环境中长期服役会出现磁性能损失的现象,这会影响束流的品质.为了探讨产生这个现象的微观机理,采用透射电镜对质子辐照前后的钐钴和钕铁硼稀土永磁合金进行了微观结构演化的表征和分析,统计了由辐照析出的纳米晶体积密度和粒径分布,并讨论了微观结构演化对宏观磁性能损失的影响.结果表明,随着质子辐照损伤程度的增加,永磁合金的微观结构从单晶结构转变为纳米晶多晶结构,且纳米晶和基体的晶体结构相同.钕铁硼的纳米晶体积密度先增大后减小,粒径分布先增大后不变;钐钴的纳米晶体积密度逐渐减小,粒径逐渐增大.在2 dpa的质子辐照损伤程度下,钕铁硼稀土永磁合金比钐钴永磁合金的非晶化趋势更明显.     

电磁交互场对Al-合金凝固组织的影响研究

将在坩埚中熔融的Al-Cu合金在冷却凝固的过程中加入旋转磁场和脉冲电流的交互场,研究Al-(4～5%)Cu合金在复合场作用下的微观组织的变化.结果发现旋转磁场和脉冲电流的交互场对合金的凝固组织产生明显的细化作用.从组织细化效果来看,存在一个最佳的电磁参数配匹,100 V磁场-100A-300Hz-100μs的电脉冲使粗...     

深过冷液态Al-Ni合金中枝晶与共晶生长机理

在自由落体条件下实现了液态Al-4 wt.%Ni亚共晶、Al-5.69 wt.%Ni共晶和Al-8 wt.%Ni过共晶合金的深过冷与快速凝固. 计算表明, (Al+Al₃Ni)规则纤维状共晶的共生区是4.8–15 wt.%Ni成分范围内不闭合区域, 且强烈偏向Al₃Ni相一侧. 实验发现, 随液滴直径的减小, 合金熔体冷却速率和过冷度增大, (Al)和Al₃Ni相枝晶与其共晶的竞争生长引发了Al-Ni 共晶型合金微观组织演化. 在快速凝固过程中, Al-4 wt.%Ni亚共晶合金发生完全溶质截留效应, 从而形成亚稳单相固溶体. 当过冷度超过58K时, Al-5.69 wt.%Ni 共晶合金呈现从纤维状共晶向初生(Al) 枝晶为主的亚共晶组织演变. 若过冷度连续增大, Al-8 wt.%Ni过共晶合金可以形成全部纤维状共晶组织, 并且最终演变为粒状共晶.     

Laser processing of bulk Al–12Si alloy: influence of microstructure on thermal properties

The feasibility of enhancing the thermal conductivity of an alloy via microstructural refinement was examined using Al–12%Si alloy as a model material. Al–12Si alloy samples were fabricated at different process parameters using laser engineered net shaping (LENS?) and the effect of microstructural features on the thermal conductivity was studied and compared with conventionally cast alloy. The large difference in melting points and laser light absorptivities of Si and Al as well as the low melt viscosity of Al–12Si alloy resulted in a very small process window to successfully fabricate bulk Al–12Si alloy samples using LENS?. Comparison of microstructural features of laser-processed samples with cast Al–12Si alloy showed significant refinement in eutectic Si for laser processed samples. Microstructural refinement not only improved the thermal conductivity of Al–12Si alloy but also compensated the detrimental effect of porosity on thermal conductivity. The thermal conductivity of cast alloy varied between 82 and 93?W/mK, which is ～21–76% lower than the values exhibited by laser-processed samples in the range 103–153?W/mK. The results of LENS? fabrication, microstructural evolution and thermal properties of Al–12Si alloy bulk structures can be extended to other immiscible alloys and metal matrix composites for a variety of engineering applications.     

强脉冲电磁场对金属凝固组织影响的研究

提出了用强脉冲磁场和电流细化金属凝固组织的新工艺.与未经磁场或电流处理的凝固样品相比,强脉冲电磁场能够显著地改善LY12铝合金的凝固组织,使晶粒明显细化、球化;电磁场的强度愈强,这种改善效果愈明显.对该新工艺的细化机理进行了理论分析,同时,指出了实验中的新现象和新问题. 关键词：     

The heat treatment response of semisolid formed Al–5Fe–4Cu alloy

The effect of heat treatment on both microstructures and performances of semisolid Al–5Fe–4Cu alloy was investigated with scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD) and tensile test. The results showed that the semi-solid Al–5Fe–4Cu alloy’s response to the solution heat treatment (SHT) is abnormal compared with the conventional semi-solid Al alloys, i.e. the tensile properties of the semi-solid Al–5Fe–4Cu alloy decreased significantly after SHT. Nevertheless, the semi-solid Al–5Fe–4Cu alloy subject to direct ageing without SHT could exhibit conspicuous improvement of the tensile properties. And, the reason of the abnormal results has been analysed and discussed in detail.     

JB9014钝感炸药冲击绝热线测量

 利用压力对比法,采用锰铜计测量待测炸药样品和LY12铝标准样品在LY12铝飞片同时撞击下的界面压力,运用冲击波关系式和正交回归直线拟合分析,确定了JB9014钝感炸药冲击绝热线关系式。     

微重力下Fe-Al-Nb合金液滴的快速凝固机理及其对显微硬度的影响

采用落管无容器处理技术实现了Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)三元合金在微重力条件下的快速凝固,获得了直径为40—1000μm的合金液滴.实验中合金液滴的过冷度范围为50—216 K,冷却速率随着液滴直径的减小由1.23×10~3K·s~(-1)增大到5.53×10~5K·s~(-1).研究发现,Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)合金液滴的凝固组织均由Nb(Fe,Al)_2相和(αFe)相组成,且随着液滴直径的减小,初生Nb(Fe,Al)_2相由树枝晶转变为等轴晶,共晶组织发生了约3倍的细化且生长特征由层片共晶向碎断共晶转变;硬质初生Nb(Fe,Al)_2相的析出有效提高了合金的显微硬度.与电磁悬浮条件下同过冷合金的凝固组织对比发现,落管条件下的合金液滴凝固组织更细化,使得合金显微硬度提高了2%—6%.     

铝和铝-锂合金的爆炸烧结试验研究

 本文研究了纯铝粉和快速凝固铝-锂合金粉的爆炸烧结工艺，测量了烧结体的密度，观察了烧结体内的微观组织和断口形貌。试验用粉末材料为水雾化铝粉、氮气雾化铝粉和氩气雾化铝-锂合金粉。试验时把粉末材料装在包套内，粉状炸药装在包套外的纸筒内，炸药从一端起爆。根据文中给出的爆炸烧结工艺参数的设计原则，通过系统地试验，已获得Φ17×70 mm的铝-锂棒材和Φ100×100 mm的纯铝棒材，相对密度超过98%，无中心孔（马赫孔）。微观组织和断口形貌观察结果表明：颗粒之间已达到焊接结合，结合区是由超细微晶组成，颗粒内部仍保持原始粉末的急冷组织。试验结果还表明：包套最终运动速度、包套内径、粉末材料强度、粉末材料表面氧化膜的厚度都是影响爆炸烧结质量的重要因素。     

激光辐照超音速气流下TA15钛合金和LY12铝合金的热响应

利用超音速气流环境模拟装置,开展了自然对流和马赫数为3切向气流下,1064nm连续激光辐照TA15钛合金和LY12铝合金热响应实验研究,得到了材料在两种条件下的温升曲线及熔穿时间。结果表明:在激光辐照材料未使得其表面发生熔化前,气流对材料激光辐照过程中的冷却效应较为明显,在表面发生熔化时,熔化的液态物质在气流切向力剥蚀作用下被吹离材料表面,使得激光继续作用在材料上,熔化→剥离→熔化→剥离如此反复,可加速熔穿过程;此外,切向气流将影响钛合金这类热扩散系数较低材料的温度场分布,使得气流下游处的温度高于上游,而对铝合金这类热扩散系数较高的材料而言,影响不明显。     

静高压加载下LY12铝的超声测量与等温状态方程

 利用“脉冲回波重合法”测量了多晶LY12铝在流体静压加载下的纵波与横波声速随压力的变化。并根据较低压力（<0.5 GPa）下的超声测量数据所确定的零压弹性模量及其对压力的偏导数,导出了LY12铝的Murnaghan、Birch-Murnaghan、Vinet三种不同形式的等温状态方程,发现由超声测量数据导出的Vinet 状态方程能很好地描述面心立方（fcc）结构的铝与铝合金在较高压力（约200 GPa）下的压缩特性。此外,由超声数据计算了LY12铝在室温常压条件下的Debye温度为430.97 K、热力学Grüneisen系数为2.025、平均声模Grüneisen系数为2 379。     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究

利用分子动力学研究了液态铝基合金Al80Fe20和Al80Cu20在 800~2200K温度范围内的微观结构和性质的变化。扩散系数的计算结果显示两合金有着不同的动力学行为。温度大约1400K以下液态Al80Cu20的扩散系数随温度的变化比Arrhenius关系所预期的要慢些,所得结果与Brillo研究小组的实验结果基本一致。当液态铝基合金的动力学发生异常变化时,其微观二十面体短程序的含量和作用也发生相应的变化。因此,熔体的奇特动力学行为可能由于其微观局域结构短程序随着温度的变化而异常地改变而引起的。     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究(英文)

利用分子动力学研究了液态铝基合金Al80Fe20和Al80Cu20在800~2200K温度范围内的微观结构和性质的变化.扩散系数的计算结果显示两合金有着不同的动力学行为.温度大约1400K以下液态Al80Cu20的扩散系数随温度的变化比Arrhenius关系所预期的要慢些,所得结果与Brillo研究小组的实验结果基本一致.当液态铝基合金的动力学发生异常变化时,其微观二十面体短程序的含量和作用也发生相应的变化.因此,熔体的奇特动力学行为可能由于其微观局域结构短程序随着温度的变化而异常地改变而引起的.