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。

强磁场对Cu-80%Pb过偏晶合金凝固组织的影响

通过比较4种实验条件下Cu-80%Pb(质量分数)过偏晶合金的凝固组织,研究了冷速、磁场对过偏晶合金组织中富Cu相的形态和形成机制的影响.实验结果表明,球形富Cu相主要有3种形态,即"网壳型"、"卵型"、"眼型".冷速对Cu-80%Pb宏观和微观组织有较大的影响.随着冷速的降低,Pb基体中的富Cu相由细小的球形转变为上浮聚集的粗大球形,直至全部上浮至试样顶部,富Pb基体中只保留Cu枝晶.冷速的降低使得富Cu球壳的厚度增加,其内部的网状组织粗化;施加12T强磁场能够抑制富Cu液滴的上浮和富Pb相的沉积,对Cu-Pb合金的重力偏析产生一定的抑制作用,所得到的偏晶合金宏观和微观组织与无磁场时冷速较快的组织类似.对于较大的富Cu液滴,强磁场具有抑制Cu溶质迁移的怍用,抑制了球壳的增厚和网状组织的粗化.对有无磁场作用下富Cu液滴受到的作用力和运动终端速度进行了分析和计算。

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 。

急冷条件下Ni-Pb偏晶合金的相分离研究

采用单辊法实现了Ni－Pb偏晶合金的快速凝固，分别制备出直径40－400μm的合金粒子和宽约4mm、厚30-50μm的合金条带。在急冷快速凝固条件下，Ni-8％Pb亚偏晶合金由Ni和富Pb相组成。Ni以枝晶方式生长，富Pb相分布于枝晶间隙。随着冷却速率的增大，凝固组织显著细化，晶体形态经历由粗大枝晶向细小等轴晶的转变。在快速凝固过程中，Ni-60％Pb过偏晶合金的液相分离在很大程度上被抑制，合金粒子和条带均可获得均匀弥散的快速凝固组织。在冷却速率相近的条件下，合金粒子和条带的凝固组织与晶粒尺寸具有相似相近性，冷却速率是决定合金凝固组织的本征物理参量。

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。

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。

过冷Ni-2Pb单相偏晶合金的组织粒化

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了过冷Ni 2Pb单相偏晶合金的组织粒化机制。在 2 2～ 2 80K过冷度范围内 ,Ni 2Pb合金组织发生两次粒化。当 2 2K <ΔT <6 6K时 ,合金组织由普通树枝晶渐变为第一类粒状晶 ;当ΔT >88K时 ,合金组织由第一类粒状晶转变为深过冷树枝晶 ;当ΔT >187K时 ,合金组织骤然粒化为第二类粒状晶。BCT模型分析表明 :第一类粒状晶的粒化机制为枝晶熔断再结晶机制 ;第二类为枝晶碎断再结晶机制。

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。

Zr-Ti-Cu-Ni-Be大块非晶合金等温晶化过程相分离研究

利用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)对 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5 (at%)大块非晶合金的等温晶化 过程和析出相进行了研究。结果表明,大块非晶合金在等温晶化过程中表现出多阶段相析出行为,并且在不同的晶化 阶段,析出相也有所不同。在第 1 个晶化阶段,析出相主要是体心四方(b.c.t)结构的 Zr2Cu 相;而在晶化的第 2 个阶段,晶化相主要为简单六方结构的 ZrBe2相。从一定程度上证实了 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金在发生晶化时 会形成富 Zr 区和富 Be 区,即有相分离的趋势。XRD 测试的结果也证实了非晶合金在发生完全晶化时,主要的晶化产 物为 Zr2Cu 和 ZrBe2相。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块状非晶合金靠近玻璃转变点的等温纳米晶化

研究了Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金靠近玻璃转变点等温晶化过程.结果表明:420℃退火5h,出现了尺寸为20 nm左右的晶相,同时,非晶基体也出现了尺寸为1-2 nm分布均匀的团簇状结构;退火10 h,析出的晶相尺寸为20-50nm,所占的体积分数为40％;退火20 h之后,非晶相完全转变为亚稳相,析出的晶相尺寸为50 nm左右,并没有出现明显的长大现象.退火得到的晶相为Cu10Zr7,Zr2Ni及一些未能标定的相,这些相在420℃具有相对的稳定性,没有向稳定相转变.退火后,残余非晶相的热稳定性降低.等温退火过程经历了从非晶相→团簇状结构→亚稳相的转变过程.

晶粒细化对Cu-45Ni-30Cr合金抗高温氧化性能的影响

为了探讨晶粒细化对三元复相合金抗高温氧化行为的影响,采用机械合金化热压制备了纳米晶Cu45Ni30Cr合金,并以热重法及SEM/EDX研究了其在700,800℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为。结果表明:Cu45Ni30Cr合金为三相组织,每一相中Cr的含量均较高;合金的氧化动力学较复杂,其瞬时抛物线速率常数随时间延长而降低;晶粒细化降低了合金表面由混合内氧化膜向单一Cr2O3外氧化膜转变的临界浓度,促使Cu45Ni30Cr合金表面由混合内氧化膜向单一选择性CrO外氧化膜转化。

用冷却倾斜板技术制备Al-Pb偏晶合金的研究

利用冷却倾斜板技术制备Al-Pb轴瓦材料。在高于互溶温度下将偏晶合金液浇注到倾斜板上,利用倾斜板的激冷作用,使合金液的温度迅速降低,从而得到均质弥散分布的Al-Pb偏晶合金,并探讨了偏晶合金的凝固过程。结果表明,倾斜板的激冷作用可以使富Pb的液滴Stokes运动速度Us和Marongoni迁移速度Um相互作用并相互抵消,使得Al-Pb偏晶合金熔体在倾斜板上不发生严重的宏观偏析。然后经室温的金属型冷却,得到均质弥散分布的Al-Pb偏晶合金。

退火对Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金晶化过程及压缩性能的影响

通过差示扫描量热法、X射线衍射和压缩性能测试等研究了退火对Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金晶化过程和压缩性能的影响。结果表明:Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金的玻璃转变温度和晶化行为与升温速率有关,随着升温速率的增加,玻璃转变温度T_(g)、初始晶化温度T_(x)、第一放热峰温度T_(p1)和第二放热峰温度T_(p2)均有所增加。Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金在T_(g)以下的温度退火时,合金处于非晶态。合金在过冷液相区加热并保温足够的时间将发生相分离或晶化现象。F-Zr_(2)Ni和tP-AlZr相的析出与退火温度和保温时间有关,而tI-Zr_(2)Cu相只会在高于T_(p2)温度析出。当析出F-Zr_(2)Ni晶化相时,Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金的抗压强度大幅减小,当析出tI-Zr_(2)Cu晶化相时,合金的抗压强度比析出F-Zr_(2)Ni晶化相时有所提高,但仍远小于铸态合金。

Ti_(62)Zr_(17)Cu_6Ni_(15)合金晶化实验分析

对Ti6 2 Zr1 7Cu6 Ni1 5非晶合金原始样品进行了退火晶化处理和激波晶化处理 ,对样品作了XRD分析并重点对样品进行了差示扫描量热分析 (DSC)以及动力学分析 .

压力对Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)块体非晶合金晶化行为的影响

介绍了用于压力测量的新型bridgman装置,并结合X射线衍射分析技术(XRD)研究了常压、高压条件下Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的晶化。结果表明,在相同的退火条件下(400℃,退火3小时),增大压力有利于Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的晶化;压力越大获得晶化相的晶粒尺寸越大。

高能球磨制备Al-Pb-Si-Sn-Cu纳米晶粉末的特性

通过机械合金化制备了 Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-1.5%Cu(质量分数)纳米晶粉末。采用 X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同球磨时间的混合粉末的组织结构、晶粒大小、微观形貌以及颗粒中化学成分分布情况进行了研究。结果表明混合粉末经过球磨后形成了纳米晶,其组织非常均匀。球磨对 Pb 的作用效果明显大于对 Al 的作用效果,经过 40 h 球磨后 Pb 粒子达到 40 nm,而 Al 在球磨 60 h 后晶粒为 65 nm;经球磨后,Cu 和 Si 固溶于 Al 的晶格中,而 Sn 则固溶于 Pb 晶格中,并且 Al 和 Pb 发生了互溶,形成了 Pb(Al)超饱和固溶体;在球磨过程中硬度高的脆性粒子 Si 难于完全实现合金化。

Cu15Ni8SnNb合金带材的深冷处理强化及微细组织研究

Cu15Ni8SnNb合金一般的处理工艺为时效处理,强度可达1200MPa,但工艺复杂。对该合金带材进行深冷处理,其强度可提高到1300MPa,弹性模量达1200MPa。透射电镜观察发现深冷处理后的合金中有一种框架式孪晶亚结构,当合金发生塑性变形时,框架式孪晶能阻碍位错移动,这是合金强化的主要原因。

过冷Cu_(70)Ni_(30)熔体凝固组织的第一类粒状晶

在高真下，采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法，在２２～２７０Ｋ过冷度范围内，研究了Ｃｕ７０Ｎｉ３０合金凝固组织形态演化过程，在△Ｔ〈△Ｔ２＾＊（１２０Ｋ）过冷度范围内，随着过冷度增大，枝晶渐变为粒状晶，发生了组织的第一类粒化，组织观察及成分分析结果表明，枝晶段之间偏析区不是晶界。第一粒粒状晶的形成过程包括；枝晶在再辉期间发生熔断，从而形成枝晶段，然后枝晶段通过合并一再结晶而形成粒状晶。

深过冷Cu_(50)Ni_(50)熔体凝固的定向枝晶组织

在高真空度下 ,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法 ,在宽的过冷度范围内 ,研究了Cu50 Ni50合金凝固组织形态演化过程。结果表明 ,随着过冷度增大 ,凝固组织发生了 3次转变。其中 ,当 1 2 0K(ΔT 2 ) <ΔT <1 92K(ΔT 3)时 ,凝固组织发生第 2次转变 ,由粒状晶演变为定向生长的深过冷枝晶。通过组织观察和过冷熔体枝晶生长过程的计算发现 ,快速凝固形成的枝晶在再辉和再辉结束后枝晶熟化过程被高度抑制是在该过冷度区间形成定向枝晶的原因。

离子减薄诱发的Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(17.5)块状非晶晶化相的相变

用透射电子显微镜研究了锆基块状非晶合金晶化行为 ,对分别经双喷电解减薄加离子减薄和单纯双喷电解减薄制备的电镜样品进行观察分析 。