Sn和Ni对过冷Ag-28.1Cu共晶合金凝固组织的影响

为了揭示在共晶相中具有不同固溶度的Sn和Ni元素对过冷共晶凝固组织的影响和作用机理,使用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法制备了过冷Ag-28.1Cu-xM(x=0%0.5%、1%,质量分数;M=Sn,Ni)共晶合金试样,分析了第3组元Sn和Ni对过冷Ag-Cu共晶合金凝固组织的影响。结果表明添加Sn元素不会改变宏观组织的分区特征,微观组织中出现反常共晶增多和粗化的现象,并具有随机的取向分布。凝固过程中Sn会形成垂直于固-液界面的浓度梯度,造成胞状界面失稳形成树枝状,但仍能够维持耦合共晶生长。而添加Ni元素会使宏观组织的分区特征消失,微观组织中则出现了单相枝晶,且表现出单一取向分布,原因是第3组元Ni平行于固-液界面扩散,使共晶合金生长方式从耦合生长转变为离异生长。

亚共晶合金晶粒尺寸与相图变量相关双参数模型的检验

提出用于描述晶粒尺寸与工艺条件和相图变量相关联的简单双参数数学模型,然而,这些模型还没有通过良好的实验数据进行充分检验。采用精选的亚共晶合金实验数据检验这些模型,并提出实验数据的选择标准。采用这些双参数模型拟合被选择的实验数据,检查曲线的拟合质量和适用性,从而确定与实验数据吻合更好的数学模型。基于数据分析,探讨溶质元素细化晶粒尺寸的机理。结果表明,晶粒尺寸与合金凝固间隔之间存在明确的依赖关系,这种关系可采用P变量加以描述。晶粒尺寸对凝固间隔的这种明显依赖表明,在充型和凝固过程存在对流的铸锭和铸件中,与枝晶破碎有关的机理是控制溶质元素细化晶粒的主要运行机制。

深过冷Fe-B-Si共晶合金凝固组织纳米化机制探讨

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 16mm ,高为 15mm ,组织中晶粒平均尺寸小于 12 0nm的Fe76B12 Si12 合金块体纳米材料 .理论分析与实际计算结果表明 :该合金凝固组织纳米化的主要原因在于 ,其共晶两相的生长速度小、组织粗化速率小、溶质平衡分配系数低以及具有相对较低的熔化焓 ;深过冷Fe -B -Si合金块体纳米软磁材料制备的理想条件是 :获得超过冷、选择主要由溶质扩散控制生长的共晶合金成分、获得Fe2 B(Si)

Al－l8％Si过共晶合金熔体结构特征及磷的影响

用ＤＳＣ热分析和快速凝固方法对过共晶Ａｌ－１８％Ｓｉ合金熔体结构特征进行了分析研究，着重考察了液态过热温度和元素Ｐ对熔体结构特征的影响．结果表明，在液态区域其结构特征存在三个区域：低温微观不均匀区域、中温微观不均匀向微观均匀过渡区域和高温微观均匀区域．Ｐ增加低过热过共晶Ａｌ－ｌ８％Ｓｉ熔体的微观不均匀性．

NiAl-Cr(Mo)-Ho-Hf共晶合金的高温磨损特性

采用滑动磨损实验测试了NiAl-28Cr-5.6Mo-0.25Ho-0.15Hf(原子分数.%)共晶合金与SiC陶瓷配副在600—1000℃下的摩擦磨损特性.结果表明,在700-900℃下合金表现出优异的自润滑耐磨性能,这种特性源于共晶合金摩擦表面生成了1—3μm厚的玻璃陶瓷润滑膜,该润滑膜可向SiC面转移,形成玻璃陶瓷/玻璃陶瓷的摩擦状态.随着温度的升高,共晶合金与润滑膜的强度降低,SiC微粒压入润滑膜,导致润滑膜的剥落加剧、共晶合金磨损率升高.共晶合金在600℃下由于未形成润滑膜而发生较严重的磨粒磨损,摩擦系数和磨损率很高.

烧结温度对B_4C-AlSi共晶合金显微组织结构与抗压强度的影响

用粉末冶金法制备了基于Al-Si共晶合金的B4C中子吸收材料芯块,研究了烧结温度对烧结坯的显微组织结构、抗压强度和塑性的影响规律及机理。结果表明,烧结温度显著影响烧结坯的性能,以550、555、560℃和565℃烧结,烧结坯分别呈现出欠烧结、最佳烧结、过烧结及熔融等不同状态。550℃烧结时,颗粒之间未发生明显的冶金结合;高于560℃烧结,芯块材料发生过烧结或熔融;555℃为最佳烧结温度,在此温度下,芯块材料发生局部熔化,颗粒彼此结合,成为较为致密的连续体,烧结坯具有良好的塑性。

Al-Si过共晶合金中初生硅的溶解动力学

以扩散为模型 ,并考虑界面反应对初生相溶解过程的影响 ,建立了初生相在过热熔体中的溶解动力学模型。同时以Al 1 8%Si(质量分数 )合金为对象 ,在 1 1 0 0℃过热情况下 ,对该模型进行了验证 ,结果表明 :该模型基本上能反应该条件下初生硅的溶解特性。

Al－Si过共晶合金中初生硅溶解特性的实验研究

利用等温液淬及快速凝固技术研究了Ａｌ－１８．０８％Ｓｉ合金中初生硅在液态中的溶解行为。实验表明，合金液加热到１０００℃以下，保温２ｈ，初生硅仍未完全溶入液态合金。初生硅的溶解速率随时间延长而减小。快速凝固证实初生硅在液态合金中具有较高的化学稳定性。

热等静压和热处理对快凝NiAl-Cr(Mo)-Hf共晶合金显微组织和压缩性能的影响

快速凝固可明显细化NiAl-Cr(Mo)-0.5Hf共晶合金的组织,使合金中的富Hf相部分以Hf固溶体的形式存在,改善了Heusler相(Ni_2AlHf)和Hf固溶体的形态和分市,明显提高了合金的室温压缩性能.快凝合金热等静压或高温热处理后,合金中的Heusler相进一步向Hf固溶体转变,而且Heusler相和Hf固溶体均由原来的近连续分布转变为不连续分布;热等静压处理快凝合金中的初生NiAl相呈现粗化的趋势,而高温热处理快凝合金中的初生NiAl相有所减少.热等静压和高温热处理工艺进一步改善了快凝合金的高温压缩性能.

NiAl(Ti)-Cr(Mo)共晶合金的微观组织和力学性能

Ni-32Al-28Cr-3Mo-4Ti(原子分数,％)共晶合金组织由β-NiAl和α-Cr(Mo)共晶组成,并含有少量初生β-NiAl相和Ni_2AlTi相．合金压缩屈服强度超过稀土Dy合金化的NiAl-Cr(Mo)合金,与NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金相当,表明Ti合金化有利于提高NiAl-Cr(Mo)共晶合金的强度．合金在1000℃下的蠕变断裂寿命和最小蠕变速率均与施加载荷之间呈线性的双对数关系,蠕变断裂寿命与最小蠕变速率之间满足Monkman-Grant关系修正式：t_f·((?)min)^(0.71)=0．51．合金的室温断裂方式为共晶相的解理断裂以及NiAl与Cr(Mo)相界面的剥离,高温蠕变断裂由共晶胞界处微空洞形成和聚集所导致．

Fe-B共晶合金的净化及超过冷的获得

通过真空熔炼和气体保护,采用熔融玻璃与循环过热相结合的深过冷快速凝固技术,研究了影响富Fe端Fe-B共晶合金熔体净化效果的主要因素,确定了该合金熔体获得超过冷的净化方法,并使Fe_(83)B_(17)共晶合金熔体稳定获得了300-460 K的超过冷度,使Fe_(80)B_(20)过共晶合金熔体的过冷度达到了485 K,从而使Fe-B共晶系合金熔体开始形核前的初始过冷度达到了0.3T_m-0.4T_m的水平,通过对冷却曲线的分析,讨论了表征超过冷快速凝固的热力学特征.

镧对Al-Si共晶合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法对金属型铸造和砂型铸造条件下,镧变质Al-Si共晶合金的特点和规律进行了研究。结果发现,镧对Al-Si共晶合金具有较强的变质作用;镧的加入量、熔液状态、保温时间及搅拌作用等对镧的变质效果均有影响;镧的变质具有长效性,且存在变质的“潜伏期”;镧能使合金的拉伸强度(σ_b)和延伸率(σ_s)提高,但两者不同时达到最大值。

Mg基高温相变储热共晶合金熔化相变焓的研究

选取Bi、Sn、Cu、Zn、Ni、Si等元素分别加入Mg基体中,熔炼得到7种Mg基二元和三元高温相变储热共晶合金。运用固溶体准化学模型及其2种简化形式对Mg基共晶合金的熔化相变焓进行计算,并通过DSC实测值对预测值进行验证。结果表明,7种Mg基共晶合金的实测熔点在450~600℃范围内,实测熔化相变焓200kJ/kg左右。由简化模型得到的预测值同实测值匹配度较高,能够用于Mg基多元共晶合金熔化相变焓的预测。此外,提高熔化熵值高的元素比例并增加组元数,可以提高共晶合金体系的熔化相变焓。

热溶质对流对定向凝固Al-Al_2Cu过共晶合金组织的影响

采用垂直向下的高梯度定向凝固装置,研究了有热溶质对流的Al-38.5%Cu(质量分数,下同)过共晶合金中定向凝固组织变化。结果表明:热溶质对流造成界面前沿的溶质成分(Cu元素)沿轴向减少。在定向凝固速率为5μm/s,合金溶质成分减少到37%Cu以下时,合金定向凝固组织中,初生θ-Al2Cu相会消失,组织变为全耦合生长的共晶组织。合金凝固的固相分数(fs)≥0.49时,组织变为全耦合生长共晶组织所对应的溶质成分的理论计算结果与实验结果相吻合。

强磁场处理对NiAl-Cr(Mo)-0．2Hf共晶合金微观组织和力学性能的影响

研究了强磁场对NiAl-Cr(Mo)-0.2Hf共晶合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:强磁场处理后合金共晶胞内的Cr(Mo)层片发生碎化,共晶胞间的Cr(Mo)相呈现粗化的趋势,且合金中Cr(Mo)的化学成分发生了很大变化.分析为强磁场促进了合金中相间和胞界处的原子扩散、迁移,从而导致了合金组织形貌及成分的变化.强磁场处理后合金的室温压缩应变可达34%,比普通热处理提高近1倍;断裂韧性也得到一定程度的提高.

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响。结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小。电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加。

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 2 μm ;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 5 μm ;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固溶体合金。随着Cr颗粒的细化 ,Cr中固溶Cu组元含量不断增大 。

NiAl微晶涂层对两种NiAl基共晶合金高温氧化性能的影响

研究了磁控溅射NiAl微晶涂层对NiAl-28Cr-5Mo-1Hf和NiAl-33.5Cr-0.5Zr两种共晶合金在1000-1150℃静态空气中氧化性能的影响.添加Cr,Mo,Hf,Zr等元素使NiAl合金由单相转变为多相结构,高温氧化后表面分别形成抗氧化性能较差的Al2O3+Cr2O3十HfO2和Al2O3+Cr2O3十ZrO2复合氧化膜,并且发生严重的内氧化.施加NiAl微晶涂层后,高温下表面形成致密的单一氧化物Al2O3,抗氧化性能得到明显提高.

熔体温度对快凝Al－Si过共晶合金条带微观组织及性能的影响

研究了提高熔体喷射温度和附加高温（１２００℃）处理对快凝Ａｌ－（１４％－１８％）Ｓｉ合金条带微观组织结构、硬度及韧性的影响，分析了因不同处理温度而引起的熔体结构变化对快凝微观组织的影响规律的冶金物理本质，实验发现，快凝熔体喷射温度的提高或在熔体喷射前附加高温（如１２００℃）或恒温均匀化处理，有利于合金微观组织均匀化和细化，有利于快凝条带综合机械性能的优化．

深过冷Ni-P共晶合金凝固组织的形成和转变

采用玻璃熔覆法使Ni P共晶合金实现了深过冷。随着过冷度的增加,其凝固组织发生了一系列的变化:晶粒逐渐细化,凝固组织从规则棒状共晶向异常粒状共晶组织转化,最后得到显微结构细小的胞状共晶团组织。利用单相枝晶状共晶的熔断模型,解释了过冷熔体形成异常粒状共晶团的形成原因。熔体在深过冷条件下形成的胞状共晶组织则可以固/液界面稳定性理论来描述。