深過冷合金的異常凝固行為.pdf

1、深過冷凝固是材料在大過冷度下的凝固，是一種極端非平衡凝固。一般它是借助于快速凝固和熔體凈化的復(fù)合作用而得到的。通過控制凝固過程對(duì)平衡偏離的程度所產(chǎn)生的非平衡效應(yīng)，不僅可以減小偏析、細(xì)化組織，而且還發(fā)展了非晶、準(zhǔn)晶、納米晶新材料，因此成為近年來最活躍的研究領(lǐng)域之一。本課題主要研究探討了深過冷凝固后產(chǎn)生的一系列異常結(jié)晶行為。為了揭示其理論機(jī)理，做了以下工作：研究了Ni99.5B0.5合金第一次晶粒細(xì)化過程緩慢的原因。從枝晶生長(zhǎng)條件的角度入手

2、，分析了幾種晶體穩(wěn)定性模型；考察了擴(kuò)散系數(shù)、溫度梯度、生長(zhǎng)速率等因素對(duì)晶體界面形態(tài)的影響，建立了晶體竹節(jié)狀生長(zhǎng)模型，并從理論上推導(dǎo)出晶體過冷度與節(jié)點(diǎn)間距的函數(shù)關(guān)系。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬和，得到了符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)公式，與理論推導(dǎo)得到的函數(shù)關(guān)系相比，兩者的過冷度與晶粒尺寸均符合-2/3次方的指數(shù)關(guān)系，從而驗(yàn)證了竹節(jié)狀生長(zhǎng)模型及其理論推導(dǎo)。研究了Ni99.5B0.5合金晶粒尺寸突然回復(fù)的臨界條件。通過數(shù)值計(jì)算，得到了晶體界面趨于穩(wěn)定的

3、臨界生長(zhǎng)速率，與計(jì)算得到的晶體生長(zhǎng)速率相比，確定了Ni99.5B0.5合金液固界面歸于穩(wěn)定的過冷度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、晶體顯微結(jié)構(gòu)與理論的數(shù)值計(jì)算結(jié)果相符。通過綜合Ni99.5B0.5合金第一次晶粒細(xì)化過程和晶粒尺寸回復(fù)過程機(jī)理的理論分析與數(shù)值計(jì)算，確立了它的界面形態(tài)特征，從而建立了Ni99.5B0.5合金結(jié)晶形貌變化的物理模型。系統(tǒng)研究了Ag－Sn、Ni－Cu合金快速凝固組織中的成分不均勻性。采用熔融玻璃凈化與循環(huán)加熱法相結(jié)合，制備了Ag－S