Al—Fu—Fe二十面体准晶的深过冷研究

通过循环过热净化研究Ａｌ－Ｃｕ－Ｆｅ合金毛织品 Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１５合金液的深过冷，采用循环过热净化法净化Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１５合金液，获得了９８Ｋ的过冷度，并制备出直径为６ｍｍ的高纯度的Ａｌ－Ｃｕ－Ｆｅ二十面体准晶球。随着Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１５合金液过冷度的不同，Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１５合金液的第一形核相也发生变化。     

Nb添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为2 mm的Cu_50.3Zr_49.7-xNb_x(x=0,2)大块非晶合金，利用示差扫描量热分析(DSC)研究了2at%Nb元素添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变动力学和晶化动力学的影响，发现含Nb合金具有较低的脆性指数，和较高的晶化激活能.这表明微量Nb的添加提高了该二元Cu基非晶合金过冷金属液相的热稳定性，从而有利于其非晶合金的形成. 关键词： Cu-Zr非晶合金 Nb添加 玻璃转变动力学 晶化动力学     

Al6FeYb合金中十欠准晶相关晶体相的高压形成

对掺稀土钇的铝铁合金进行了静高压熔态淬火研究。使用透射电镜对样品中形成了的微结构进行了观察。首次在该系统中发现了一个十次准晶相关晶体相。     

静高压下Al-Mn准晶形成及其结构稳定性的研究

 静高压（4.5 GPa）下Al₆Mn合金熔态淬火（冷却速度约为10² ℃/s），得到Al₆Mn合金的高压淬火样品。X射线分析表明：Al₆Mn合金的高压淬火样品中含有准晶二十面体相、Al₆Mn相及Al的面心立方相；与常压结果相比，高压淬火方法的冷却速率可比常压的低约3个数量级的条件下产生准晶二十面体相。其晶化温度与急冷甩带的相近。对静高压（2.5 GPa）下Al₆Mn准晶条带样品的晶化过程进行了研究。X射线分析表明：静高压下Al₆Mn准晶条带样品的晶化过程中，出现了一种新的未知亚稳相——准晶向晶体转化中的一种中间过渡态，具有类T相形式；与常压结果比较，高压下准晶相晶化温度提高。     

非晶FeMoSiB合金机械晶化的动力学机制

 研究了非晶(Fe_0.99Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃（FMSB）合金的机械晶化过程和机制,并讨论了局域高压的作用。结果表明：非晶FMSB合金的晶化过程及其产物与球磨强度和球磨时间有密切关系,在低能球磨FMSB非晶过程中,晶化相只有α-Fe(Mo,Si)固溶体,而在高能球磨过程中,除了α-Fe(Mo,Si)固溶体结晶相之外,还分别有(Fe,Mo)₃B和Fe₂B相析出。其晶化机制可归因于由碰撞引起的局域高压和局域高温共同作用的结果。实验结果还表明,机械球磨不仅对非晶FMSB的常压热晶化温度有重要影响,而且对其热晶化结果亦有重要影响。     

二十面体团簇的遗传:一个与快凝Cu56Zr44合金玻璃形成能力有关的动力学参数

采用分子动力学方法模拟研究了液态Cu₅₆Zr₄₄合金在不同冷速γ与压力P下的快速凝固过程, 并通过基于Honeycutt-Andersen键型指数的扩展团簇类型指数法对其微结构演变特性进行了分析. 结果表明: 快凝玻璃合金的局域原子组态主要是(12 12/1551)规则二十面体、以及 (12 8/1551 2/1541 2/1431)与(12 2/1441 8/1551 2/1661) 缺陷二十面体. 通过原子轨迹的逆向跟踪分析发现: 从过冷液体中遗传下来的二十面体对快凝合金的玻璃形成能力(GFA)具有重要影响, 不仅其可遗传分数F_i =N_{300 K←Tg}ⁱ/N_Tg 与GFA密切相关, 而且其遗传起始温度(T_onset)与合金约化玻璃转变温度T_rg = T_g/T_m也存在很好的对应关系.     

Al70Co15Tb5Ni10合金中准晶T相和相关相的形成

 对Al₇₀Co₁₅Tb₅Ni₁₀合金进行了静高压（4.40 GPa）熔态（1 450 ℃）淬火（冷却速率为10² ℃/s）研究。首次在该系统中观察到准晶T相和一个新的十次准晶相关相形成。使用透射电镜对准晶相和准晶相关相进行了结构分析，得到了准晶相关相的晶胞参数。使用已有的理论模型对该相关相的形成进行了讨论。     

三元Co-Cu-Pb偏晶合金的快速凝固组织形成规律研究

在自由落体条件下实现了三元Co-Cu-Pb合金的液相分离与快速凝固. 实验发现,随液滴直径减小,Co₅₁Cu₄₇Pb₂合金液滴发生由枝晶→两层壳核→枝晶组织的转变,Co₄₇Cu₄₄Pb₉合金液滴的组织形态由壳核组织演化为均匀组织. 两种合金的快速凝固组织均由α(Co),(Cu)和(Pb)固溶体三相组成,α(Co)和(Cu)相主要以枝晶方式生长,(Pb)相分布在(Cu)枝晶间. 关键词： 液相分离 偏晶合金 快速凝固 自由落体     

各向异性界面动力学与各向异性表面张力的相互作用对定向凝固过程中深胞晶生长的影响

通过应用匹配渐近展开法和多变量展开法研究了各向异性界面动力学与各向异性表面张力的相互作用对定向凝固过程中深胞晶生长的影响.结果表明:当各向异性界面动力学与各向异性表面张力的偏好方向之间相差角度为θ_0时,θ_0会对深胞晶生长形态产生影响;当0≤θ_0≤π/4时,随着θ_0的增大,深胞晶的指状界面全长减小,深胞晶根部的深度减小,根部附近界面的曲率减小,而曲率半径增大;当π/4≤θ_0≤π/2时,随着θ_0的增大,深胞晶的指状界面全长增大,深胞晶根部的深度增大,根部附近界面的曲率增大,而曲率半径减小.     

强迫对流影响二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟

在二元合金相场模型的研究基础上,建立了耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用Simple算法求解质量和动量守恒方程,用交替隐式有限差分法求解温度控制方程,模拟了流场作用下二元合金等温和非等温凝固过程中枝晶的生长过程,研究了流场对枝晶生长形貌、溶质场和温度场分布情况的影响,将流场作用下二元合金等温和非等温凝固枝晶生长过程进行比较,分析了由于凝固潜热的释放对流场作用下凝固枝晶生长的影响． 关键词： 相场法 对流 非等温凝固 枝晶生长     

Formation and stability of Al-Mn quasicrystalline thin films prepared by high temperature successive deposition

This article reviews the results on the formation of i-QC thin films prepared by high-temperature successive deposition in the Al-Mn system and the metastable quasicrystalline Al₄Mn and crystalline Al₆Mn phase transformation in detail. Experimental evidence is given for the location of the solid-phase reaction. New data concerning the effects of preparation parameters (temperature, Mn deposition rate, composition) on the formation processes are reported. The phase formation and transformation processes are described by the combination of thermodynamic and kinetic factors.     

急冷快速凝固过程中液相流动与组织形成的相关规律

研究了Fe58wt%Sn过偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成特征． 实验发现, FeSn过偏晶合金的急冷快速凝固组织由规则排布的纤维状β-Sn相和分布其间的α-Fe相及少量金属间化合物相组成, β-Sn相的几何排列方向与合金条带表面成0—15°的夹角．根据急冷条件下金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程, 对过偏晶合金的凝固行为和组织形成过程进行了理论分析, 揭示出熔体内部的动量传输对过偏晶合金的液相分离行为具有显著的影响．两相分离发生于液池底部约200μm的急冷区内, 分离的L2液滴在辊面驱 关键词： 液态 相分离 液相流动 快速凝固 晶体生长     

强磁场对Mn-Sb包晶合金相变及凝固组织的影响

以Mn-56.5 wt%Sb包晶合金为研究对象, 进行了不同磁场、不同冷速条件下的凝固实验. 通过对液相线温度、包晶温度的考察, 发现强磁场可以提高Mn-56.5 wt%Sb合金的液相线温度, 且该上升值随磁感应强度的增加而增加, 当所施加的磁感应强度为11.5 T时, 液相线温度升高大约3 ℃, 但施加磁场后包晶反应温度没有明显改变. 对该合金的凝固组织进行定量金相分析发现, 施加磁场后MnSb相明显减少, 该结果与磁场对相变温度的影响相一致. 另外通过X射线衍射分析发现, 强磁场诱发包晶反应生成相MnSb的c轴垂直于磁场方向取向, 而Mn₂Sb相的(311)面平行于磁场方向取向. 对不同冷速凝固的Mn-56.5 wt%Sb合金组织进行定量金相分析结果显示, 强磁场对合金凝固过程的作用效果受到冷却速度的影响. 随着冷却速度的增加, 强磁场对该合金凝固组织中MnSb相的相对含量变化影响效果减弱. 关键词： 强磁场 包晶合金 凝固 相变温度     

急冷条件下Cu-Pb偏晶合金的相分离研究

研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律，并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合, 理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性. 研究结果表明，在急冷快速凝固条件下，熔体的快速冷却对偏晶合金组织形成的影响要比熔体内部液相流动的影响更为显著. 快速凝固使液相分离受到抑制，Cu-Pb偏晶合金均可获得均匀的微观组织结构. 随着冷速的增大，晶粒尺寸明显减小，凝固组织显著细化，晶体形态由粗大枝晶向均匀细小的等轴晶过渡. 提高冷却速率，缩短液固相变时间是重力场中抑制液相分离、获得均匀偏晶组织结构的重要条件. 关键词： 偏晶合金 快速凝固 液相分离 微观结构     

Microstructure of a composite with a quasicrystalline phase fraction obtained by directional solidification of Al61Cu27Fe12 alloy

The microstructure of a composite containing a quasicrystal phase, i.e. so-called crystal–quasicrystal (CQ) composite, was studied. The CQ composite was obtained by the Bridgman method via solidification of Al₆₁Cu₂₇Fe₁₂ alloy (numbers indicate at%). The process was conducted at a pull out rate of v = 0.07 mm/min. The average temperature gradient in the heating zone was 43 K/cm. The composite matrix consisted of cubic β phase Al(Fe, Cu), with reinforcement of λ-phase rod-shaped fibres surrounded by a quasicrystal icosahedral ψ phase, which also existed in the fibre core. The fibres were rhomboidal in cross-section. The composite was studied using X-ray and electron diffraction, light-optical and scanning electron microscopy (SEM), X-ray topography and Laue diffraction.     

Ti-45at.% Al合金定向凝固过程中显微组织演化的计算机模拟

采用基于溶质扩散控制模型CA方法对Ti-45at.% Al合金定向凝固过程中显微组织演化过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在温度梯度较高时,初生晶核间距无论大小,均可通过分枝或竞争生长而使一次胞晶/枝晶间距得到调整.在抽拉速度一定情况下,随着温度梯度增加,胞晶/枝晶间距减小,在温度梯度一定情况下,随着抽拉速度增大,观察到胞晶/枝晶混合结构,混合结构区随温度梯增大而增大,模拟结果与实验观察相符合. 关键词： Ti-45at.% Al合金 定向凝固 组织演化 数值模拟     

Anisotropic growth of multigrain in equiaxial solidification simulated with the phase field method

The phase field method has been mainly used to simulate the growth of a single crystal in the past. But polycrystalline materials predominate in engineering. In this work, a phase field model for multigrain solidification is developed, which takes into account the random crystallographic orientations of crystallites and preserves the rotational invariance of the free energy. The morphological evolution of equiaxial multigrain solidification is predicted and the effect of composition on transformation kinetics is studied. The numerical results indicate that due to the soft impingement of grains the Avrami exponent varies with the initial melt composition and the solidification fraction.     

冷却速率对温敏聚N-异丙基丙烯酰胺胶体结晶过程的影响

冷却速率对结晶过程具有重要的影响. 本文采用温敏poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAM) 胶体晶体体系实时观察了冷却速率对结晶晶粒尺寸的影响. 通过高倍透射明场观察和Bragg衍射观察研究连续冷却下的晶粒形核和生长实时演化过程, 发现随着冷却速率的增加, PNIPAM胶体晶体晶粒尺寸不断减少. 晶粒尺寸与冷却速率符合幂指数关系, 与金属体系具有相似的演化规律.     

快速凝固Ti-Cu-Fe合金的相组成与组织演变规律

采用落管无容器处理技术实现了Ti_61.2Cu_32.5Fe_6.3三元包共晶合金在自由落体条件下的快速凝固,获得了直径为80—1120μm液滴的凝固组织.实验中获得的过冷度范围为34—293 K,最大过冷度达0.23T_L.研究发现,在自由落体条件下,由于受到无容器、微重力、超高真空等因素的影响,合金熔体的凝固组织中包含Cu_0.8Fe_0.2Ti相、CuTi₂相和CuT₃相,显著偏离了平衡状态.Cu_0.8Fe_0.2Ti为初生相,同时又与CuTi₂相形成两相共晶;CuTi₃相则呈现枝晶形貌,并发生了明显的溶质截留效应.随着过冷度的增大,共晶组织由层片共晶向不规则共晶转变,形貌由长条状共晶团变为椭球状共晶团,最终变为球状共晶胞;Cu_0.8Fe_0.2Ti相枝晶形貌由粗大枝晶变为碎断枝晶,进一步变成不规则的粒状晶粒;CuTi₃相枝晶则由碎块状转变为完整枝晶.     

Metastable phase separation and rapid solidification of undercooled Co-Cu alloy under different conditions

The metastable liquid phase separation and rapid solidification behaviours of Co_61.8Cu_38.2 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.