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深过冷Ni-30%Sn合金凝固组织演化及反常共晶的形成机制

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金属学报 2013年第4期49卷 475-482页

作者：郭雄林鑫汪志太曹永青彭东剑黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用熔融玻璃净化法+循环过热法,考察了Ni -30%Sn(质量分数)亚共晶合金在深过冷快速凝固条件下的再辉行为和组织演化规律.结果表明,当过冷度较小时,合金熔体无明显再辉过程,随着过冷度增大,合金熔体凝固逐渐呈现由α-Ni枝晶和(α-Ni+Ni_... 详细信息

采用熔融玻璃净化法+循环过热法,考察了Ni -30%Sn(质量分数)亚共晶合金在深过冷快速凝固条件下的再辉行为和组织演化规律.结果表明,当过冷度较小时,合金熔体无明显再辉过程,随着过冷度增大,合金熔体凝固逐渐呈现由α-Ni枝晶和(α-Ni+Ni_3Sn)层片状共晶或羽毛状共晶向完全(α-Ni+Ni_3Sn)反常共晶转变,在再辉曲线上呈现出由两次再辉向单次再辉的转变.通过分析Ni-30%Sn亚共晶合金中两相的形核行为、生长速度随过冷度的变化规律以及再辉过程中两相的结晶分数变化.解释了反常共晶的形成机制.Ni-30%Sn亚共晶合金深过冷凝固反常共晶的形成主要体现在两个方面:较大过冷度下,率先形成的细化的α-Ni枝晶骨架在再辉过程中充分熟化、熔断,被依附析出的Ni_3Sn相包围,形成反常共晶;随着过冷度的增大,单相枝晶生长向双相枝晶生长转变,细化的双相枝晶组织在大的再辉度下充分熟化、熔断,也会形成反常共晶.

关键词： Ni—Sn合金深过冷组织演化反常共晶形成机制

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激光快速熔凝Ni-Sn共晶合金的组织演变

金属学报 2011年第5期47卷 540-547页

作者：曹永青林鑫汪志太杨海欧黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用Ni 28%Sn,Ni 30%Sn,Ni 33%Sn和Ni-35%Sn(质量分数)共4种成分的亚共晶和过共晶合金,考察了Ni Sn共晶合金在激光快速熔凝过程中的组织演化过程.当激光扫描速率较低时,Ni 28%Sn亚共晶合金和Ni-35%Sn过共晶合金的熔凝组织主要由细化的... 详细信息

采用Ni 28%Sn,Ni 30%Sn,Ni 33%Sn和Ni-35%Sn(质量分数)共4种成分的亚共晶和过共晶合金,考察了Ni Sn共晶合金在激光快速熔凝过程中的组织演化过程.当激光扫描速率较低时,Ni 28%Sn亚共晶合金和Ni-35%Sn过共晶合金的熔凝组织主要由细化的初生枝晶(亚共晶合金为α-Ni相,过共晶合金为Ni3Sn相)和枝晶间共晶(α-Ni+Ni3Sn)组成;近共晶合金Ni-30%Sn和Ni 33%Sn的熔凝组织基本相似,熔池从底部到顶部存在柱状共晶团向等轴状共晶团的转变.Ni-Sn亚共晶和过共晶合金熔池底部皆存在少量粗大的残留初生相.激光快速熔凝后,相比基材中所存在的层片和棒状共晶的混合组织,熔池内的共晶组织皆为层片状共晶,层片间距相比基材明显减小,并呈现垂直于熔池底部外延生长的特征.通过对比4种成分合金在不同激光扫描速率下的熔凝组织,获得了激光快速熔凝条件下Ni-Sn合金共生生长区的成分范围以及临界激光扫描速率.应用描述快速枝晶生长的KGT模型和快速共晶生长的TMK模型对熔凝组织进行了分析,模型计算结果与实验结果符合良好.

关键词：激光快速熔凝 Ni-Sn合金共晶组织演变

试样温度对激光重熔Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5块体非晶合金晶化的影响

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金属学报 2013年第8期49卷 925-931页

作者：杨高林林鑫胡桥宋梦华汪志太黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

分别对在液N冷却、液Ar冷却、置于室温环境和加热到473 K条件下的Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金试样进行脉冲激光重熔实验,以研究试样温度对激光重熔非晶合金晶化的影响.结果显示.在采用有、无Ar气侧吹的情况下基材温度,特别是基... 详细信息

分别对在液N冷却、液Ar冷却、置于室温环境和加热到473 K条件下的Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金试样进行脉冲激光重熔实验,以研究试样温度对激光重熔非晶合金晶化的影响.结果显示.在采用有、无Ar气侧吹的情况下基材温度,特别是基材温度较低时,对激光重熔块体非晶合金晶化的影响规律明显不同.激光重熔实验中,无Ar气侧吹时,对在液Ar冷却和置于室温环境下的试样,激光重熔后热影响区的晶化程度类似.在液Ar冷却下的试样熔池较深.对于加热到473 K的试样,热影响区的晶化程度最为严重,且熔池最深.激光重熔实验中采用Ar气侧吹时,与室温环境的试样相比,液N冷却对于激光重熔非晶合金的晶化有明显的抑制作用.试样温度对非晶合金晶化的影响源于:一、试样本身的温度越低,热影响区的冷速越快,晶化越少;二、试样周围的气氛温度越低,激光重熔过程中,等离子体对激光的屏蔽效应也越小,实际能量输入越高,晶化越严重.有Ar气侧吹时,气氛温度为侧吹气体的温度,所以试样温度较低,晶化较少.在没有Ar气侧吹时,气氛温度接近于试样温度,上述2个因素同时作用,导致试样温度对晶化的影响规律非单调变化.

关键词： Zr_55Cu_30Al_10Ni_5非晶合金试样温度激光重熔晶化

外部冷却条件对激光熔凝Ni-Sn合金反常共晶形成的影响

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中国激光 2014年第12期41卷 91-96页

作者：汪志太林鑫曹永青黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 南昌航空大学工程训练中心江西南昌330063

分别对置于铜、钛及耐火砖导热台上的Ni-33%Sn(质量分数,下同)合金进行激光熔凝实验,以研究不同的导热条件下激光重熔对Ni-33%Sn合金微观组织的影响。结果显示,在Ni-33%Sn合金试样被熔透的条件下,三种不同导热台上试样微观组织比较相似... 详细信息

分别对置于铜、钛及耐火砖导热台上的Ni-33%Sn(质量分数,下同)合金进行激光熔凝实验,以研究不同的导热条件下激光重熔对Ni-33%Sn合金微观组织的影响。结果显示,在Ni-33%Sn合金试样被熔透的条件下,三种不同导热台上试样微观组织比较相似,熔池底部均产生了反常共晶组织,并且铜台上试样反常共晶区域明显大于其他两种导热台。分析认为,试样熔池底部的自由形核及快速生长导致了反常共晶的产生,而熔池两侧的外延生长行为以及熔池底部在经历高速自由形核生长后的外延生长条件的建立,使得只能在熔池底部的小区域内形成反常共晶。铜导热台由于具有更大的导热系数使得铜台上试样在底部有更大的冷却速率,从而获得更大的形核区域,所以该导热台上试样底部反常共晶区域要大于其他两种导热台的共晶区域。

关键词：材料激光熔凝反常共晶冷却条件

快冷稀土镁合金中沉淀相析出及其压缩力学性能

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材料热处理学报 2019年第10期40卷 30-37页

作者：聂海明杨伟汪志太中航金属材料理化检测科技有限公司陕西咸阳713801 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等研究了AZ91-0. 75 mass%Er合金的快冷组织及其沉淀相的析出行为,分析了不同条件下合金的压缩性能。结果表明:非平衡效应的增强可以有效细化快冷合金晶粒组织,抑制针状Al-Er稀土相形成,促使晶界相以... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等研究了AZ91-0. 75 mass%Er合金的快冷组织及其沉淀相的析出行为,分析了不同条件下合金的压缩性能。结果表明:非平衡效应的增强可以有效细化快冷合金晶粒组织,抑制针状Al-Er稀土相形成,促使晶界相以不连续岛状形式分布;经200℃时效处理后,铜模喷铸合金中析出了Mg-Er化合物相,随时效时间延长,析出相的体积分数和尺寸不断增加,其中时效16 h后发生严重的团聚及粗化现象;晶粒细化与固溶强化有利于提高铜模喷铸合金的压缩强度;随时效过程进行,快冷合金的压缩强度先升后降,其中时效8 h后的压缩强度最高可达438. 41 MPa。

关键词：非平衡凝固时效晶粒细化沉淀析出稀土镁合金

稀土Y对铜模快冷Mg-6Al合金组织及力学性能的影响

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中国有色金属学报 2019年第12期29卷 2709-2716页

作者：刘亮汪志太杨伟余欢吴泽光蔡长春南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

采用铜模喷铸与真空感应熔炼相结合,研究了Y含量(质量分数)对快冷Mg-6Al合金非平衡凝固组织及力学压缩性能的影响。通过稀土相结构及形貌分析对合金晶粒细化规律进行阐述。结果表明:铜模喷铸Mg-6Al合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由铸态... 详细信息

采用铜模喷铸与真空感应熔炼相结合,研究了Y含量(质量分数)对快冷Mg-6Al合金非平衡凝固组织及力学压缩性能的影响。通过稀土相结构及形貌分析对合金晶粒细化规律进行阐述。结果表明:铜模喷铸Mg-6Al合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由铸态时的200μm降低到24.5μm,同时初生α-Mg相形貌从粗大不规则花瓣状向细小等轴枝晶转变。随Y含量增加,快冷Mg-6Al合金组织出现先细化后粗化趋势,其中添加1%Y时合金中形成方块状或棒状Mg24Y5相,能够促进异质形核,细化效果最佳,平均晶粒尺寸仅13μm,相应压缩强度高达404 MPa。当Y含量过多时,快冷Mg-6Al-1.25Y合金中Mg24Y5相易发生团聚,从而弱化组织细化效果。

关键词：稀土镁合金快速凝固组织细化异质形核

液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn合金组织演变

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物理学报 2015年第10期64卷 311-319页

作者：曹永青林鑫汪志太王理林黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

研究了在液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn亚共晶合金的组织演化过程.结果显示,熔池从上至下可以分为三个区域:表层为平行激光扫描方向的α-Ni转向枝晶区;中部为近乎垂直于熔池底部外延生长的α-Ni柱状晶区;底部为少量的残留α-N... 详细信息

研究了在液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn亚共晶合金的组织演化过程.结果显示,熔池从上至下可以分为三个区域:表层为平行激光扫描方向的α-Ni转向枝晶区;中部为近乎垂直于熔池底部外延生长的α-Ni柱状晶区;底部为少量的残留α-Ni初生相和大量的枝晶间(α-Ni+Ni3Sn)共晶组织.激光熔凝区组织受原始基材组织的影响很大,熔池中的α-Ni枝晶生长方向受到了热流方向和枝晶择优取向的双重影响.与基材中存在的层片状、棒状和少量离异(α-Ni+Ni3Sn)共晶的混合组织相比,熔池内的共晶组织皆为细小的规则(α-Ni+Ni3Sn)层片状共晶,皆垂直于熔池底部外延生长,并且从熔池顶部至底部,共晶层片间距逐渐增大.分别应用描述快速枝晶生长的Kurz-Giovanola-Trivedi模型和描述快速共晶生长的Trivedi-Magnin-Kurz模型对熔池表层凝固界面前沿的过冷度进行估算,发现熔池表层α-Ni枝晶和(α-Ni+Ni3Sn)层片共晶的生长过冷度在50.4—112.5 K之间,远大于相应深过冷凝固(α-Ni+Ni3Sn)反常共晶生长的临界过冷度20 K,这说明文献报道的临界过冷度并不是反常共晶出现的充分条件.

关键词：快速凝固转向枝晶 Ni—Sn共晶过冷度

铜模喷铸Mg-6Al-1Y合金快冷组织形成及其固溶行为

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材料导报 2020年第20期34卷 20066-20069页

作者：刘亮汪志太杨伟王振军蔡长春余欢南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

采用真空感应熔炼与等温固溶相结合,研究了稀土Y对铜模喷铸Mg-6Al合金快冷组织形成及其热稳定性的影响。结果表明:非平衡凝固Mg-6Al-1Y合金中形成亚稳稀土Mg 24 Y 5相,能够促进晶粒细化,抑制溶质偏析,形成细小球状晶组织。随铜模内径降... 详细信息

采用真空感应熔炼与等温固溶相结合,研究了稀土Y对铜模喷铸Mg-6Al合金快冷组织形成及其热稳定性的影响。结果表明:非平衡凝固Mg-6Al-1Y合金中形成亚稳稀土Mg 24 Y 5相,能够促进晶粒细化,抑制溶质偏析,形成细小球状晶组织。随铜模内径降低,凝固冷速增加,晶粒细化效果更加显著,其中内径为2 mm时所获得的平均晶粒尺寸减小到2μm以内。Y的加入导致晶界处β相转变温度由425.57℃升高到429.46℃,提高了快冷Mg-6Al合金的高温热稳定性。高冷速引起的细晶强化有利于增加快冷Mg-6Al-1Y合金的显微硬度。经400℃/2 h固溶处理后β相的溶解导致快冷合金硬度下降。

关键词：非平衡凝固固溶处理组织细化热稳定性稀土镁合金

冷速与固溶工艺对含SiC的镁合金晶界β相形成的影响

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特种铸造及有色合金 2019年第11期39卷 1248-1252页

作者：刘亮汪志太杨伟蔡长春南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室

采用铜模喷铸与等温固溶相结合,对比研究不同冷速和固溶工艺对AZ91+1SiC合金晶界β相的形貌及体积分数的影响,并对其形成规律进行分析。结果表明,相比于炉冷合金,铜模喷铸的高冷速可以显著细化晶粒,形成过饱和固溶体,溶质偏析程度的减... 详细信息

采用铜模喷铸与等温固溶相结合,对比研究不同冷速和固溶工艺对AZ91+1SiC合金晶界β相的形貌及体积分数的影响,并对其形成规律进行分析。结果表明,相比于炉冷合金,铜模喷铸的高冷速可以显著细化晶粒,形成过饱和固溶体,溶质偏析程度的减弱有利于抑制β相的形成。随铜模内径减小,非平衡凝固效应的增强导致β相含量进一步降低,其中内径为2mm时的β相体积分数仅为4.3%,相比内径8mm的合金减少66.1%。经320℃固溶处理,内径为8mm的快冷合金中β相体积分数由保温2h时的9.1%降至4h时的5.5%。继续延长到8h后,β相含量无明显变化。随固溶温度升高,快冷合金中β相含量显著降低,其中400℃保温2h后β相基本消失,最终形成完全固溶组织。

关键词：非平衡凝固镁合金冷却速率晶界相固溶处理