Mg-Sn共晶合金的凝固组织演化及晶体生长机理

采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),研究自由凝固下Mg-Sn共晶合金在不同凝固阶段的组织、相的生长形态及相组成等。探讨Mg-Sn共晶合金的晶体生长机制以及冷却速度对合金显微组织的影响。结果表明:Mg-Sn亚共晶合金中的凝固组织为六角蔷薇花状的初生α-Mg相和共晶Mg/Mg_(2)Sn层片组织的混合结构;Mg-Sn过共晶合金中的凝固组织为棱角分明的初生Mg_(2)Sn金属间化合物相和共晶Mg/Mg_(2)Sn层片组织的混合结构;在亚共晶成分范围内,随着Sn含量的增加,初生α-Mg相含量减少,共晶相含量增多;随着冷却速率的提高,合金组织得到了明显的细化;初生α-Mg相为非小平面相,初生Mg_(2)Sn金属间化合物相为小平面相。

Al-Cu-Si三元共晶合金组织形貌及影响因素

利用光学显微镜、扫描电镜研究了Al-Cu-Si合金的铸态三元共晶组织形貌,分析了不同过冷度下三元共晶组织的形成机理。结果表明:不同过冷度下三元共晶均由α(Al)固溶体、Si半导体相和θ(CuAl2)金属间化合物三相构成。Al+Si+CuAl2三元共晶中,Si小平面相独立生长,非小平面α(Al)和θ(CuAl2)相以层片方式协同生长。在冷速较小时,只有α(Al)固溶体作为领先相形成,冷速增大时,Si相能够领先形核并生长为领先相。小冷速时合金的凝固组织由初生α(Al)枝晶、Al+CuAl2二元共晶和Al+Si+CuAl2三元共晶组成,大冷速下主要由初生Si块、Al+Al2Cu二元共晶和Al+Si+CuAl2三元共晶组成。随着冷却速度的提高,凝固组织中初生Al枝晶的体积分数减小而初生Si块的体积分数增大。

不同冷速下Al-Cu-Mg包共晶合金凝固组织演变

选取成分为Al-3Mg-20Cu的三元包共晶合金,在阶梯型金属铸型冷却的自由凝固实验中,通过不同壁厚处的组织演化,对其凝固过程和凝固机理进行了分析。实验结果表明:位于包共晶PE点左侧较远处的Al-3Mg-20Cu合金凝固过程为L→(L+α)→(L+α+θ)→(L+α+θ+S),凝固组织为初生α-Al相、θ-Al_(2)Cu相、二元共晶α+θ和三元共晶α+θ+S相组成。初生α-Al相呈现非小平面的凝固特性,θ-Al_(2)Cu相呈现小平面的凝固特性,并且随着冷却速度的提高,组织得到明显的细化,θ-Al_(2)Cu相小平面的凝固特性得到了一定程度的弱化。

Nb-Mo-Si共晶合金的定向凝固组织特征

采用光悬浮区熔定向凝固技术制备了Nb-Mo-Si三元共晶合金,研究了试棒旋转速度和抽拉速度对Nbss-β(Nb,Mo)5Si3共晶组织形态的影响。结果表明籽晶棒的旋转对组织形态有显著影响,而料棒的旋转对组织形态的影响并不明显。当抽拉速度是5mm/h,籽晶棒不旋转时,得到了规则的Nbss-β(Nb,Mo)5Si3片层结构;而当籽晶棒旋转时,试棒中心处为先析出的球状Nbss和规则片层组织,沿径向向外,规则的片层组织逐步转变成不规则的碎块状组织。当籽晶棒不旋转,抽拉速度是1mm/h时,组织为不规则共晶组织,Nbss倾向于连成网状;当抽拉速度是3～5mm/h时,形成典型的规则片层组织;当抽拉速度是10mm/h时,具有片层组织的柱状晶和胞状晶共存。此外,从液/固界面特性及过冷度的角度对组织多样性进行了讨论。