难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固

难熔金属及合金以其优异的性能在航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等国防及民用领域有着不可替代的作用,其发展日益受到高度重视。本文综述了难熔金属及合金的应用和发展,以钼、钨及其合金单晶的发展历程为例,概述了难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固制备技术的发展,简要介绍了难熔金属钼的电子束悬浮区熔定向凝固生长工艺与组织的研究。

区熔速率对电子束悬浮区熔钼单晶体质量的影响

钼单晶是一种广泛应用的重要的难熔金属材料。利用籽晶法电子束悬浮区熔技术成功制备了晶体取向为(111)的钼单晶体,采用多种分析测试手段,研究了区熔速率对钼单晶体质量的影响。研究表明:电子束悬浮区熔钼单晶体内存在大量的亚结构,位错在结束的地方表现为山峰状的三角形突起,而亚晶界是由这些山峰状突起连接而成;区熔速率对单晶体质量有着显著的影响。区熔速率越高,单晶(111)晶向偏离角越小,但晶体中的缺陷越多。

电子束悬浮区熔定向凝固ЖC36的组织分析

以第二代单晶高温合金ЖC36为研究对象,利用高梯度电子束悬浮区熔装置,采用籽晶法制取具有不同凝固组织的单晶高温合金试样.研究了加热功率和区熔速率等凝固过程控制参数对凝固组织和固-液界面形态的影响,考察了各合金元素的偏析规律和γ/γ'共晶组织的演化规律,测定了不同组织形态单晶的晶体取向特征.

电子束区熔定向凝固Ni-Si共晶合金的固-液界面演化规律

采用电子束悬浮区熔定向凝固技术制备了Ni-Ni3Si共晶自生复合材料,在稳态晶体生长区,采用零功率法获取了不同凝固速率的固-液界面。研究表明,随凝固速率的增大,固-液界面的形态发生了明显的变化。在凝固速率较低时,固-液界面基本保持平界面,形成的是规则的层片状共晶组织。随凝固速率的增大,成分过冷增大,平界面失稳,凝固组织的规则性也降低。此外,根据M-S界面稳定性判据,计算了不同凝固速率不同干扰波长对固-液界面稳定性的影响,理论计算与实验结果基本吻合。

高纯金属铪制备技术研究进展

高纯金属铪具有特殊的物理化学性质和核性能,在核反应堆和航空航天等工业领域具有广泛的应用前景。总结了国内外高纯金属铪常用的几种制备方法,包括熔盐电解、碘化精炼、电子束熔炼和电子束悬浮区熔,概述了各方法的原理和研究进展,并分析比较了各制备方法的优缺点。在实际生产中通常将上述几种制备方法结合起来制备高纯金属铪。

Si-TaSi_2共晶自生复合场发射材料的定向凝固组织特征

采用电子束悬浮区熔装置(EBFZM)制备了Si-TaSi_2共晶自生复合场发射材料,系统地研究了Si-TaSi_+2共晶的定向凝固组织特征.当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内变化时,均可获得Si-TaSi_2共晶自生复合材料,具有高精确取向的TaSi_2纤维在硅连续基体中均匀分布.随着凝固速率的增大,TaSi_2纤维的直径和平均间距减小,面密度和体积分数增大.采用零功率法考察了不同凝固速率时的固-液界面形貌.当凝固速率由0.3mm/min变化到5.0mm/min时,固-液界面经历了平界面→浅胞状界面→胞状界面→平界面的演化过程.

凝固速率对Si-Ta合金固液界面稳定性的影响

以Si-Ta合金为研究对象,采用零功率法研究凝固速率对定向凝固固液界面稳定性的影响。结果表明:当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内,随着凝固速率的增大,固液界面经历了平界面→浅胞状界面→锯齿状界面→浅胞状界面→平界面的演化规律。在较低的凝固速率范围之内,实验结果与理论计算基本吻合。然而,在较高凝固速率时,实验结果与理论计算出现偏差,这是由于热力学和动力学均发生变化,使得在凝固速率V=5.0mm/min时固液界面就已经达到了稳定的平界面。

Si-TaSi_(2)共晶自生复合场发射材料的组织与性能

采用电子束悬浮区熔(EBFZM)技术制备了Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料,并系统地对比了Czochralski(CZ)和EBFZM两种不同晶体生长技术所得到的Si-TaSi2共晶自生复合材料的定向凝固组织特征和场发射性能.研究表明,EBFZM法由于较高的凝固速率和较高的温度梯度,使凝固组织明显得到细化,也就是与CZ法制备的TaSi2纤维相比,EBFZM技术制备的TaSi2纤维的直径和纤维平均间距减小,面密度和体积分数增大.因此改善了Si-TaSi2共晶自生复合材料的场发射性能,表现为较好的场发射均匀性和更平直的F-N曲线.