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相似文献
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1.
臧渡洋  王海鹏  魏炳波 《物理学报》2007,56(8):4804-4809
研究了深过冷条件下三元Ni80Cu10Co10合金的快速枝晶生长, 采用电磁悬浮无容器处理方法获得了335 K(0.2TL)的最大过冷度. X射线衍射分析与差示扫描量热分析均表明,凝固组织为α-Ni单相固溶体. 随过冷度增大, 凝固组织显著细化, 并且当过冷度达110 K时,凝固组织的形态由粗大形枝晶转变为等轴晶. 深过冷条件下溶质截留效应增强, 使得微观偏析程度减小. 对不同过冷度下合金枝晶的生长速度进 关键词: 深过冷 枝晶生长 快速凝固 溶质截留  相似文献   

2.
魏绍楼  黄陆军  常健  杨尚京  耿林 《物理学报》2016,65(9):96101-096101
采用电磁悬浮和自由落体两种试验技术研究了液态Ti-25 wt.%Al合金的亚稳过冷能力、晶体形核机制和枝晶生长过程. 试验发现, 即使电磁悬浮无容器状态下仍难以消除润湿角θ ≥60°的异质晶核, 合金熔体过冷度可达210 K (0.11TL). β-Ti相形核的热力学驱动力随过冷度近似以线性方式增大, 其枝晶生长速度高达11.2 m/s, 从而在慢速冷却条件下实现了快速凝固. 理论计算表明, 随着过冷度的逐步增大, β相枝晶生长从溶质扩散控制转变为热扩散控制. 当过冷度超过100 K时, 非平衡溶质截留效应可使合金熔体发生无偏析凝固. 然而, 单靠深过冷状态不足以抑制β相的后续固态相变. 对于落管中快速凝固的直径77-1048 μm合金液滴, 其冷却速率最高达1.05×105 K/s, 深过冷与快速冷却的耦合作用能更有效地调控凝固组织形成过程.  相似文献   

3.
李路远  阮莹  魏炳波 《物理学报》2018,67(14):146101-146101
采用落管方法实现了液态三元Fe-Cr-Ni合金的深过冷与快速凝固,合金液滴的冷却速率和过冷度均随液滴直径的减小而迅速增大.两种成分合金近平衡凝固组织均为粗大板条状α相.在快速凝固过程中,不同直径Fe_(81.4)Cr_(13.9)Ni_(4.7)合金液滴凝固组织均为板条状α相,其固态相变特征很明显,随着过冷度增大,初生δ相由具有发达主干的粗大枝晶转变为等轴晶.Fe_(81.4)Cr_(4.7)Ni_(13.9)合金液滴凝固组织由α相晶粒组成,随着过冷度增大,初生γ相由具有发达主干的粗大枝晶转变为等轴晶,其枝晶主干长度和二次分枝间距均显著下降,晶粒内溶质的相对偏析度也明显减小,溶质Ni的相对偏析度始终大于溶质Cr.理论计算表明,与γ相相比,δ相枝晶生长速度更大.在实验获得的过冷度范围内,两种Fe-Cr-Ni合金枝晶生长过程均由热扩散控制.  相似文献   

4.
在Ag38.5Cu33.4Ge28.1三元共晶合金的深过冷实验中,获得的最大过冷度为175 K(0.22TE). XRD分析表明,不同过冷条件下其共晶组织均由(Ag),(Ge)和η(Cu3Ge)三相组成. 在小过冷条件下,三个共晶相协同生长,凝固组织粗大.随着过冷度的增大,共晶组织明显细化,(Ge)相与其他两相分离,以初生相方式生长,而(Ag)相与η相始终呈二相层片共晶方式共生生长. 当过冷度超过80 K时,初生相(Ge)由小过冷时的块状转变为具有小面相特征的枝晶方式生长. 部分小面相(Ge)枝晶出现规则的花状,花瓣数介于5—8之间,并且过冷度越大(Ge)相越容易分瓣. 花状(Ge)枝晶的晶体表面为{111}晶面簇,择优生长方向为〈100〉晶向族. 关键词: 三元共晶 晶体形核 深过冷 快速凝固  相似文献   

5.
谷倩倩  阮莹  代富平 《物理学报》2017,66(10):106401-106401
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%.  相似文献   

6.
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.  相似文献   

7.
过冷熔体中枝晶生长的相场模拟   总被引:5,自引:0,他引:5  
本文利用相场方法对过冷镍熔体中枝晶生长过程进行了模拟,发现在过冷度低于 200 K时,生长速度与过冷度之间近似呈幂函数关系,当过冷度高于 200 K时,生长速度与过冷度之间基本呈线性关系。伴随着速度/过冷度之间关系的变化,枝晶尖端半径/过冷度的关系则呈现先减小后增加的趋势,并在 200 K时达到最小。本文还将模拟结果与实验值和经典LKT理论进行了比较,对上述关系转变的物理机制进行了分析。  相似文献   

8.
殷涵玉  鲁晓宇 《物理学报》2008,57(7):4341-4346
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),(Pb)相和金属间化合物ε(Cu3Sn)相组成的三相区,下部为富(Pb)相区. 在小过冷条件下,三相区中ε(Cu3Sn)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),(Pb)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. 关键词: 深过冷 快速凝固 偏晶合金 层片组织  相似文献   

9.
相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝晶的二次枝晶越发达,枝晶中溶质的偏析越严重,枝晶尖端的生长速率和半径越大,与丁二腈-丙酮体系中枝晶尖端生长速率、半径随溶质浓度变化关系的理论计算和实验结果相符合.另外,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固液界面区域具有较大的浓度梯度,其中枝晶尖端前沿的梯度最大. 关键词: 相场法 多元合金 凝固过程 枝晶生长  相似文献   

10.
过冷熔体中枝晶生长的相场法数值模拟   总被引:22,自引:2,他引:22       下载免费PDF全文
利用相场法模拟了过冷纯金属熔体中的枝晶生长过程,研究了各向导性、界面动力学、热扩散和界面能对枝晶生长的影响.结果表明,热噪声可以促发侧向分支的形成,但不影响枝晶尖端的稳态行为;随着各向异性的增加,枝晶尖端生长速度增加,尖端半径减小;当界面动力学系数减小及在界面动力学系数小于1的条件下热扩散系数减小时,枝晶尖端生长速度随之减小,而尖端半径相应增大;界面能趋于增大枝晶尺度并保持界面在扰动下的稳定,界面能越大,形成侧向分支的趋势越小 关键词: 过冷 枝晶生长 相场法 数值模拟  相似文献   

11.
The solidification characteristics of three types of Pb-Sb-Sn ternary alloys with different primary phases were studied under substantial undercooling conditions. The experimental results show that primary (Pb) and SbSn phases grow in the dendritic mode, whereas primary (Sb) phase exhibits faceted growth in the form of polygonal blocks and long strips. (Pb) solid solution phase displays strong affinity with SbSn intermetallic compound so that they produce various morphologies of pseudobinary eutectics, but it can only grow in the divorced eutectic mode together with (Sb) phase. Although (Sb) solid solution phase and SbSn intermetallic compound may grow cooperatively within ternary eutectic microstructures, they seldom form pseudobinary eutectics independently. The (Pb)+(Sb)+SbSn ternary eutectic structure usually shows lamellar morphology, but appears as anomalous eutectic when its volume fraction becomes small. EDS analyses reveal that all of the three primary (Pb), (Sb) and SbSn phases exhibit conspicuous solute trapping effect during rapid solidification, which results in the remarkable extension of solute solubility. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50121101 and 50395105)  相似文献   

12.
赵素  李金富  刘礼  周尧和 《中国物理 B》2009,18(5):1917-1922
<正>This paper investigates the solidification behaviour of the Ag—Cu eutectic alloy melt undercooled up to 100 K.It is revealed that lamellar eutectics grow in a dendritic form in the Ag-Cu eutectic melt with undercooling equal to or greater than 76 K.As undercooling increases,the remelted fraction of the primary eutectics during recalescence rises. The severe remelting and the subsequent ripening of the primary eutectic dendrites lead to the formation of anomalous eutectics.  相似文献   

13.
The solute redistribution and phase separation of liquid ternary Co-35%Cu-32.5%Pb immiscible alloy have been investigated using glass fluxing method. A bulk undercooling of 125 K was achieved and the macrosegregation pattern was characterized by a top Co-rich zone and a bottom Cu-rich zone. The average solute contents of the two separated zones decreased with the increase of undercooling, except for the solute Pb in Cu-rich zone. With the enhancement of undercooling, a morphological transition from dendrites into equaxied grains occurred to the primary α(Co) phase in Co-rich zone. The solute redistribution of Cu in primary α(Co) phase was found to depend upon both the undercooling and composition of Co-rich zone. Stokes migration is shown to be the main dynamic mechanism of droplet movement during liquid phase separation.  相似文献   

14.
Rapid solidification of binary Cu-22%Sn peritectic alloys and Cu-5%Sn-5%Ni-5%Ag quaternary alloys was accomplished by glass fluxing, drop tube and melt spinning methods. The undercooled, by glass fluxing method, Cu-22%Sn peritectic alloy was composed of α(Cu) and δ(Cu41Sn11) phases. If rapidly solidified in a drop tube, the alloy phase constitution changed from α(Cu) and δ(Cu41Sn11) phases into a single supersaturated (Cu) phase with the reducing of droplet diameter, and the maximum solubility of Sn in (Cu)...  相似文献   

15.
曹崇德 《中国物理》2006,15(4):872-877
The metastable liquid phase separation and rapid solidification behaviours of Co61.8Cu38.2 alloy were investigated by using differential thermal analysis (DTA) in combination with glass fluxing, electromagnetic levitation (EML) and drop tube techniques. It is found that the liquid phase separation process and the solidification microstructures intensively depend on the experimental processing parameters, such as undercooling level, cooling rate, gravity level, liquid surface tension and the wetting state of crucible. Large undercooling and surface tension difference of the two liquids tend to facilitate further separation and cause severe macrosegregation. On the other hand, rapid cooling and low gravity effectively suppress the coalescence of the minority phase. Severe macrosegregation patterns are formed in the bulk samples processed by both DTA and EML. In contrast, disperse structures with fine spherical Cu-rich spheres homogeneously distributed in the matrix of Co-rich phase have been obtained in drop tube.  相似文献   

16.
曹永青  林鑫  汪志太  王理林  黄卫东 《物理学报》2015,64(10):108103-108103
研究了在液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn亚共晶合金的组织演化过程. 结果显示, 熔池从上至下可以分为三个区域: 表层为平行激光扫描方向的α-Ni转向枝晶区; 中部为近乎垂直于熔池底部外延生长的α-Ni柱状晶区; 底部为少量的残留α-Ni初生相和大量的枝晶间(α-Ni+Ni3Sn) 共晶组织. 激光熔凝区组织受原始基材组织的影响很大, 熔池中的α-Ni枝晶生长方向受到了热流方向和枝晶择优取向的双重影响. 与基材中存在的层片状、棒状和少量离异(α-Ni+Ni3Sn)共晶的混合组织相比, 熔池内的共晶组织皆为细小的规则(α-Ni+Ni3Sn)层片状共晶, 皆垂直于熔池底部外延生长, 并且从熔池顶部至底部, 共晶层片间距逐渐增大. 分别应用描述快速枝晶生长的Kurz-Giovanola-Trivedi 模型和描述快速共晶生长的Trivedi-Magnin-Kurz模型对熔池表层凝固界面前沿的过冷度进行估算, 发现熔池表层α-Ni 枝晶和(α-Ni+Ni3Sn)层片共晶的生长过冷度在50.4-112.5 K 之间, 远大于相应深过冷凝固(α-Ni+Ni3Sn) 反常共晶生长的临界过冷度20 K, 这说明文献报道的临界过冷度并不是反常共晶出现的充分条件.  相似文献   

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