Ni-Pd單相合金的深過(guò)冷凝固.pdf_第1頁(yè)
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1、深過(guò)冷技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)就是能夠在慢速冷卻條件下實(shí)現(xiàn)快速凝固。如果熔體形核前的過(guò)冷度足夠大,使得再輝后溫度低于固相線溫度,即實(shí)現(xiàn)了超過(guò)冷,那么在凝固過(guò)程中就不存在緩慢凝固階段,快速凝固組織及固相中的溶質(zhì)分布狀況就可以較完整地保留到室溫,這對(duì)于驗(yàn)證和發(fā)展快速凝固理論具有重要意義。 本文用熔融玻璃凈化和循環(huán)過(guò)熱相結(jié)合的方法對(duì)Ni-Pd單相合金進(jìn)行了過(guò)冷實(shí)驗(yàn),并在某些成分的合金中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)冷凝固。對(duì)Ni-Pd單相合金在不同過(guò)冷度下凝固后的

2、金相組織進(jìn)行了系統(tǒng)觀察。利用電子背散射衍射技術(shù)分析了晶界位向分布情況,用電子探針?lè)治隽四探M織中的成分分布規(guī)律。對(duì)大過(guò)冷試樣在再輝后不同時(shí)刻進(jìn)行了快淬實(shí)驗(yàn),分析了大過(guò)冷度下凝固時(shí)的再結(jié)晶過(guò)程。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā),綜合運(yùn)用現(xiàn)代凝固理論知識(shí),對(duì)過(guò)冷Ni-Pd單相合金凝固時(shí)的晶體生長(zhǎng)行為和組織演化機(jī)制及其影響因素進(jìn)行了深入研究。 Ni<,100-x>Pd<,x>(x=25,45.2,45.4)合金由于熔化焓較小,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易獲得超過(guò)

3、冷。這些合金在超過(guò)冷條件下凝固時(shí)晶體仍然以樹(shù)枝狀方式生長(zhǎng),且仍然存在溶質(zhì)分凝現(xiàn)象。 具有平衡結(jié)晶溫度范圍的Ni-Pd合金在某一較低的過(guò)冷度范圍和較高的過(guò)冷度下凝固時(shí),都能發(fā)生顯著的晶粒細(xì)化,形成細(xì)小的等軸晶組織。而在沒(méi)有平衡結(jié)晶溫度范圍的Ni<,54.6>Pd<,45.4>合金及純Ni和純Pd中,隨著過(guò)冷度的增加,晶粒細(xì)化現(xiàn)象只出現(xiàn)在較高過(guò)冷度下。小過(guò)冷度下細(xì)化晶粒的內(nèi)部至多只含有一到兩個(gè)枝晶臂,且晶界處低熔點(diǎn)組元的含量總是高于

4、晶粒內(nèi)部。大過(guò)冷度下細(xì)化晶粒內(nèi)含有發(fā)達(dá)的枝晶亞結(jié)構(gòu),枝晶亞結(jié)構(gòu)在相鄰晶粒間銜接良好,晶界處低熔點(diǎn)組元的含量并不總是高于晶粒內(nèi)部。當(dāng)用電子背散射衍射技術(shù)分析凝固組織的晶體取向時(shí),發(fā)現(xiàn)小過(guò)冷度下細(xì)化晶粒的晶界位向差隨機(jī)分布,組織中無(wú)孿晶,而大過(guò)冷度下細(xì)化晶粒的晶界以大角度晶界為主,同時(shí)存在孿生晶界,晶粒內(nèi)部枝晶結(jié)構(gòu)的各次臂取向一致。 實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果表明,小過(guò)冷度下的晶粒細(xì)化是再輝過(guò)程中枝晶因過(guò)熱發(fā)生熔斷形成的,大過(guò)冷度下的晶粒細(xì)化則

5、是枝晶骨架在快速凝固過(guò)程中發(fā)生變形并于隨后進(jìn)行再結(jié)晶的結(jié)果。顯然,小過(guò)冷度下晶粒細(xì)化的發(fā)生與平衡結(jié)晶溫度范圍的存在有關(guān),但平衡結(jié)晶溫度范圍只有5 K的Ni<,54.8>Pd<,45.2>合金在小過(guò)冷度下凝固時(shí)仍然發(fā)生了晶粒細(xì)化,說(shuō)明小過(guò)冷度下的晶粒細(xì)化在平衡結(jié)晶溫度范圍很小時(shí)就可以發(fā)生。 大過(guò)冷度下凝固時(shí)的固相再結(jié)晶開(kāi)始于再輝結(jié)束之際。隨著再輝后在高溫停留時(shí)間的延長(zhǎng),晶粒度先減小后增加,表明相繼發(fā)生一、二次再結(jié)晶。過(guò)冷度大、溶質(zhì)

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