均勻磁場(chǎng)下深過(guò)冷N(xiāo)i5Si2-Ni2Si共晶合金的生長(zhǎng)速率和組織演變.pdf

1、化合物-化合物共晶合金由于其潛在的應(yīng)用價(jià)值而受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是，人們對(duì)其組織演變過(guò)程的認(rèn)識(shí)還不夠深入。通過(guò)研究晶體的生長(zhǎng)速率與凝固組織的演變關(guān)系，也許能夠解決這個(gè)問(wèn)題?？紤]到磁場(chǎng)可以控制合金熔體內(nèi)的對(duì)流，進(jìn)而影響晶體的生長(zhǎng)速率與凝固組織，因此本實(shí)驗(yàn)將在無(wú)磁場(chǎng)和不同均勻磁場(chǎng)條件下展開(kāi)研究。
　　本文選擇Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金以及Ni68.7Si31.3過(guò)共晶合金為模型合金，采用玻璃

2、熔融凈化的方法獲得了均勻磁場(chǎng)中合金熔體的深過(guò)冷，均勻磁場(chǎng)強(qiáng)度為0～6T;采用電磁懸浮的方法實(shí)現(xiàn)了三種合金的淬火實(shí)驗(yàn)。利用單色紅外測(cè)溫儀測(cè)量合金樣品的表面溫度，從而得到合金熔體的過(guò)冷度;同時(shí)利用高速攝影機(jī)記錄合金樣品的再輝過(guò)程，通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)模擬軟件重現(xiàn)熔體的再輝過(guò)程，計(jì)算出過(guò)冷熔體中的晶體生長(zhǎng)速率;并對(duì)不同過(guò)冷度下合金的凝固組織進(jìn)行了研究。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)無(wú)磁場(chǎng)條件下，在中小過(guò)冷度范圍內(nèi)，Ni69.7Si30.3共晶

3、合金、Ni68.7Si31.3過(guò)共晶合金的晶體生長(zhǎng)速率增加較為緩慢;在過(guò)冷度增加到△T=80K左右時(shí)，由于發(fā)生了明顯的溶質(zhì)截留現(xiàn)象，晶體生長(zhǎng)速率突然增大，幾乎呈指數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)。Ni70.7Si29.3亞共晶合金生長(zhǎng)速率隨過(guò)冷度增大而增加，但生長(zhǎng)趨勢(shì)沒(méi)有發(fā)生突然變化情況。
　　(2)無(wú)磁場(chǎng)條件下，隨著過(guò)冷度的增大， Ni69.7Si30.3共晶合金凝固組織由規(guī)則的層片組織變?yōu)橥耆闯９簿?，生長(zhǎng)方式為兩相共生生長(zhǎng);Ni70.7Si29.

4、3亞共晶合金凝固組織由近平衡凝固的亞共晶組織變?yōu)榉瞧胶饽痰闹ЫM織，生長(zhǎng)方式為γ-Ni5Si2枝晶單相生長(zhǎng);Ni68.7Si31.3過(guò)共晶合金凝固組織由近平衡凝固過(guò)共晶組織變?yōu)橹械冗^(guò)冷度下的反常共晶組織，最后變?yōu)榇筮^(guò)冷度下的非平衡凝固的枝晶組織，生長(zhǎng)方式為小過(guò)冷度時(shí)δ-Ni2Si枝晶單相生長(zhǎng)，中等過(guò)冷度時(shí)進(jìn)入共生區(qū)內(nèi)共生生長(zhǎng)，大過(guò)冷度時(shí)δ-Ni2Si枝晶單相生長(zhǎng)。
　　(3)在0～6T磁場(chǎng)條件下，在中小過(guò)冷度范圍內(nèi)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度

5、的增大，Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金和Ni687Si31.3過(guò)共晶合金的晶體生長(zhǎng)速率均先減小后增大，在B≈3T時(shí)達(dá)到最小;并且亞共晶合金晶體生長(zhǎng)速率最大，共晶合金的晶體生長(zhǎng)速率最小。大過(guò)冷區(qū)域均勻磁場(chǎng)對(duì)生長(zhǎng)速率無(wú)明顯的影響。磁場(chǎng)對(duì)發(fā)生明顯溶質(zhì)截留時(shí)的臨界過(guò)冷度無(wú)明顯影響。
　　(4)均勻磁場(chǎng)條件下，隨過(guò)冷度的增大，Ni69.7Si30.3共晶合金凝固組織由中等過(guò)冷度條件下反常共晶和尚未碎斷完

6、全的共晶組織變?yōu)榇筮^(guò)冷度下的完全反常共晶;Ni70.7Si29.3亞共晶合金凝固組織由中等過(guò)冷度時(shí)粗大的樹(shù)枝晶和枝晶間共晶變?yōu)橥耆闹ЫM織;Ni68.7Si31.3過(guò)共晶合金凝固組織由中等過(guò)冷度條件下粗大的反常共晶顆粒和尚未碎斷的規(guī)則共晶組織變?yōu)橥耆闯９簿ЫM織。
　　(5)分析認(rèn)為，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度小于3T時(shí)，均勻磁場(chǎng)可有效抑制Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金以及Ni68.7Si31.3過(guò)共晶合金