深过冷Cu-37.4%Pb偏晶合金凝固行为和微观组织

用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法 ,研究Cu 3 7.4%Pb偏晶合金过冷熔体凝固组织的演化规律和熔体过冷度及形核率对相分离的影响。研究表明 :对于偏晶合金 ,当过冷度 <15 0K时 ,由于初生相L2 的长大被抑制 ,形成Pb分布在α枝晶间的均匀凝固组织 ;当过冷度 >15 0K时 ,随着过冷度的增大 ,由于Ostward熟化和凝并的加强 ,L2 液滴尺寸增加 ,导致L2的液相分离 ,凝固组织中的Pb颗粒尺寸经历由小变大的过程 。

过冷条件下Cu-34.15%Pb偏晶合金凝固规律

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合获得熔体深过冷的方法,使Cu34.15%Pb(质量分数)偏晶合金获得了最大204K的大过冷度。研究了CuPb偏晶合金凝固组织随过冷度的演化规律,探讨了深过冷下合金的凝固机制,发现合金在小过冷度(<147K)情况下只有一次再辉,而在大过冷度下(≥147K)有两次再辉现象。研究表明:合金在小过冷度下α(Cu)相和L2液相基本同时形核,而在大过冷度下则是富Pb的L2液相先形核,随后在更大的过冷度下α(Cu)相形核并开始凝固。不同过冷度下合金的凝固组织均由α(Cu)相和Pb相组成。随过冷度增大,α(Cu)枝晶细化,Pb相尺寸变小。在97～161K过冷度区间内,试样中有热裂出现。在174～204K的过冷度区间内,组织出现明显分层。

自由落体条件下三元Ni-Pb-Cu偏晶合金的快速凝固

在自由落体条件下研究三元Ni62Pb30Cu8偏晶合金的相分离与快速凝固。XRD分析结果表明;凝固组织由固溶体(Ni)和(Pb)两相构成;随液滴直径减小,三元Ni62Pb30Cu8偏晶合金从壳核组织演变为(Pb)相颗粒分布在(Ni)枝晶间的组织;在形成的壳核组织中,表面张力较小的(Pb)相始终占据最外层,有利于降低表面相和体系总吉布斯自由能。能谱测定发现,在固溶体(Ni)和(Pb)相中,溶质截留效应十分显著。采用传热模型计算了不同直径液滴的冷却速率与过冷度,二者均随液滴直径的增大而减小。理论分析了合金液滴的内部温度梯度与第二相L(Pb)液滴的Maragoni迁移,发现第二相L(Pb)液滴充分实现二次相分离。在自由落体条件下,合金液滴的最终凝固组织由冷却速率、表面偏析、Marangoni迁移和(Ni)枝晶生长共同决定。

深过冷Cu-20wt%Pb亚偏晶合金的凝固行为

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法,使Cu20wt%Pb亚偏晶合金获得了208K的深过冷,在宽过冷范围内研究了CuPb亚偏晶合金的组织演化规律。结果表明,过冷合金熔体初生相为α(Cu),在0～146K的过冷度范围内,均有两次再辉现象;在183～208K的过冷范围内,只出现一次再辉。当ΔT≤98K时,合金凝固组织为粗大枝晶α+枝晶间Pb相;当116K≤ΔT≤146K时,凝固组织已无明显的枝晶形貌,组织由细密α基体+细小的Pb颗粒组成;当ΔT≥183K时,凝固组织与中等过冷度下的组织相似,只是Pb相更细小,分布更均匀。当ΔT≥133K时试样出现裂纹。

高含Pb量Cu-Pb过偏晶合金的快速凝固研究

采用急冷快速凝固实验装置研究Cu-75%Pb和Cu-86%Pb过偏晶合金的快速凝固过程及其组织特征,探索冷却速率和固液相共存温度区间宽度与合金相分离之间的相关规律。在急冷快速凝固条件下,大的冷却速率使合金凝固时间大幅度缩短,过冷L2液相粘度增大,Stokes运动被消弱,液相分离在很大程度上受到抑制,实验条件下,宽的固液共存区间对合金的相分离并不产生显著影响。高含Pb量Cu-Pb过偏晶合金均可获得均匀弥散的微观组织。随着冷却速率的增大,凝固组织显著细化,均匀性明显提高。