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Sc对Al-Bi偏晶合金凝固组织及耐磨性影响的研究

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有色金属工程 2024年第6期14卷 17-25页

作者：杨志彬常江成洁鞠晓婷李智翔余建波江苏科技大学冶金工程学院江苏张家港215600 上海大学材料科学与工程学院上海200444

采用微合金化的方法,研究了稀土元素Sc对Al-Bi偏晶合金凝固组织及耐磨性的影响。通过OM、SEM、TEM、XRD多功能材料表面性能测试仪等设备对试样进行检测分析。结果表明:微量Sc元素的加入降低了富Bi相的形核能,增加了形核位置,有效地改善... 详细信息

采用微合金化的方法,研究了稀土元素Sc对Al-Bi偏晶合金凝固组织及耐磨性的影响。通过OM、SEM、TEM、XRD多功能材料表面性能测试仪等设备对试样进行检测分析。结果表明:微量Sc元素的加入降低了富Bi相的形核能,增加了形核位置,有效地改善了富Bi相的成分偏析现象,减小了Al基体的晶粒大小。同时微量Sc元素能显著提高Al-Bi合金的硬度及摩擦系数,当Sc含量在0.25 wt%时硬度与摩擦系数皆取得极大值,此时较未加Sc时,硬度提升了109%,摩擦系数提升了33%。当Sc的含量增加到1 wt%时,试样中发现了密集的Al3Sc相,具有规则的几何轮廓,并且有明显的偏聚行为。富Bi相与Al3Sc相两种相单独析出,互不干涉。

关键词：偏晶合金微观组织摩擦系数析出相

原位自生TiB_(2)颗粒作用下偏晶Al_(62.5)Sn_(28.7)Cu_(8.8)合金的液相分离规律研究

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中国科学：技术科学 2022年第11期52卷 1679-1691页

作者：王宝剑翟薇吴文华魏炳波西北工业大学物理科学与技术学院西安710072

在三元Al_(62.5)Sn_(28.7)Cu_(8.8)偏晶合金中原位反应合成不同含量的TiB2颗粒,研究了其对液相分离过程中第二液相L2(Sn)形核、长大和迁移的作用机制.实验表明,当掺杂1%TiB_(2)颗粒时,液相分离引发的宏观偏析程度显著降低,而进一步增加... 详细信息

在三元Al_(62.5)Sn_(28.7)Cu_(8.8)偏晶合金中原位反应合成不同含量的TiB2颗粒,研究了其对液相分离过程中第二液相L2(Sn)形核、长大和迁移的作用机制.实验表明,当掺杂1%TiB_(2)颗粒时,液相分离引发的宏观偏析程度显著降低,而进一步增加颗粒含量时,宏观偏析降低程度趋缓.同时,掺杂TiB2颗粒后初生θ(Al_(2)Cu)相和第二(Sn)相组织明显细化.在液相分离过程中,与合金熔体具有良好润湿性的原位自生TiB2颗粒促进了第二L_(2)(Sn)相的异质形核,通过阻碍元素扩散和液滴迁移限制L_(2)(Sn)相的扩散长大,并改变合金熔体的黏度和密度以及L2(Sn)液滴形状,从而降低Stokes沉降速度,最终减弱组织偏析.因此,合金拉伸力学性能随着原位自生TiB2颗粒质量分数的增加而显著提高.

关键词：偏晶合金 TiB_(2)颗粒液相分离 Stokes运动组织偏析

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元素添加对偏晶合金凝固过程影响的研究进展

特种铸造及有色合金 2022年第12期42卷 1485-1491页

作者：王兴隆赵德刚济南大学材料科学与工程学院济南250022

综述了元素添加对偏晶合金凝固过程影响的研究进展,总结归纳了不同元素对偏晶合金凝固过程的影响。通过元素添加,不仅可以抑制宏观偏析,改善偏晶合金凝固组织,对合金的其他性能,如硬度、磁性能、摩擦因数等也会产生积极作用。指出了元... 详细信息

综述了元素添加对偏晶合金凝固过程影响的研究进展,总结归纳了不同元素对偏晶合金凝固过程的影响。通过元素添加,不仅可以抑制宏观偏析,改善偏晶合金凝固组织,对合金的其他性能,如硬度、磁性能、摩擦因数等也会产生积极作用。指出了元素添加应与其他制备方法相结合来制备高性能偏晶合金的研究方向。

关键词：元素添加偏晶合金宏观偏析

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偏晶合金凝固过程研究进展

金属学报 2018年第5期54卷 682-700页

作者：赵九洲江鸿翔中国科学院金属研究所沈阳110016

偏晶合金十分广泛,若能将其制成原位复合材料,如:弥散型复合材料、壳/核结构复合材料或第二相呈现纤维状排列的复合材料等,则其中许多具有优异性能,工业应用前景广阔。但该类合金凝固时首先发生液-液相变,生成2个互不混溶的液相,在常规... 详细信息

偏晶合金十分广泛,若能将其制成原位复合材料,如:弥散型复合材料、壳/核结构复合材料或第二相呈现纤维状排列的复合材料等,则其中许多具有优异性能,工业应用前景广阔。但该类合金凝固时首先发生液-液相变,生成2个互不混溶的液相,在常规的凝固条件下,极易形成相偏析严重乃至两相分层的凝固组织。近年来,偏晶合金凝固理论及凝固组织控制研究受到了材料科学领域的高度重视,人们在空间和地面上开展了大量实验,尝试了用电场、磁场、微合金化等方法控制偏晶合金凝固组织的可行性,并结合实验开展了深入的建模与模拟研究。本文综述了近年来有关偏晶合金凝固过程研究的进展,展望了本领域今后的发展趋势。

关键词：偏晶合金凝固热力学热物性参数模拟

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铜基偏晶合金的研究现状

中国有色金属学报 2023年

作者：赵小军姜玉祥翟鹏远李峰诚李艳苗蔡圳阳钟琦孙洋洋肖来荣刘赛男中南大学资源加工与生物工程学院中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室中南大学材料科学与工程学院中国兵器工业新技术推广研究所

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性，受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。但其液相分离特性往往导致制备过程中严重的组织偏析，限制了其进一步发展。随着不混相中熵合金(IMMEAs)概念的提出及其强度... 详细信息

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性，受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。但其液相分离特性往往导致制备过程中严重的组织偏析，限制了其进一步发展。随着不混相中熵合金(IMMEAs)概念的提出及其强度-塑性协同作用的发现，这为铜基偏晶合金的进一步发展提供了强大的推动力。本文综述了目前国内外对铜基偏晶合金的液相分离和偏析组织形成机理的理论研究成果(包括液相分离组织结构演变、液相分离热力学以及第二相液滴形核生长动力学研究)，归纳了目前主流的改善偏析组织方法(包括微合金化法、快速凝固法和激光成形法)，阐述了铜基偏晶合金因液相分离特性产生的双相复合微观组织结构的强度-塑性协同作用，最后对铜基偏晶合金未来的研究发展方向进行了展望。

关键词：铜合金偏晶合金液相分离激光成形强度-塑性协同作用

原位自生TiB颗粒作用下偏晶AlSnCu合金的液相分离规律研究

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中国科学:技术科学 2022年

作者：王宝剑翟薇吴文华魏炳波西北工业大学物理科学与技术学院

在三元AlSnCu偏晶合金中原位反应合成不同含量的TiB颗粒,研究了其对液相分离过程中第二液相L(Sn)形核、长大和迁移的作用机制.实验表明,当掺杂1%TiB颗粒时,液相分离引发的宏观偏析程度显著降低,而进一步增加颗粒含量时,宏观偏析降低程... 详细信息

在三元AlSnCu偏晶合金中原位反应合成不同含量的TiB颗粒,研究了其对液相分离过程中第二液相L(Sn)形核、长大和迁移的作用机制.实验表明,当掺杂1%TiB颗粒时,液相分离引发的宏观偏析程度显著降低,而进一步增加颗粒含量时,宏观偏析降低程度趋缓.同时,掺杂TiB颗粒后初生θ(AlCu)相和第二(Sn)相组织明显细化.在液相分离过程中,与合金熔体具有良好润湿性的原位自生TiB颗粒促进了第二L(Sn)相的异质形核,通过阻碍元素扩散和液滴迁移限制L(Sn)相的扩散长大,并改变合金熔体的黏度和密度以及L(Sn)液滴形状,从而降低Stokes沉降速度,最终减弱组织偏析.因此,合金拉伸力学性能随着原位自生Ti B颗粒质量分数的增加而显著提高.

关键词：偏晶合金 TiB 颗粒液相分离 Stokes运动组织偏析

偏晶合金液-液相分离的格子玻尔兹曼方法模拟

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物理学报 2010年第5期59卷 3394-3401页

作者：周丰茂孙东科朱鸣芳东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189

本文建立了一个模拟在弥散相液滴的扩散长大、碰撞凝并和Ostwald熟化等因素的作用下偏晶合金液-液相分离过程的二维格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)模型.该模型结合了Shan-Chen的两相流模型和Qin的介观粒子相互作用势... 详细信息

本文建立了一个模拟在弥散相液滴的扩散长大、碰撞凝并和Ostwald熟化等因素的作用下偏晶合金液-液相分离过程的二维格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)模型.该模型结合了Shan-Chen的两相流模型和Qin的介观粒子相互作用势模型的优点,并在LB演化方程中引入了反映相变的源项.应用该模型模拟研究了偏晶合金液-液相分离过程中单液滴的生长、两液滴的合并和多液滴的生长规律.结果表明在两液相区中第二相单个液滴的生长是一个通过扩散从非平衡态到平衡态过渡的过程.两液滴合并过程的模拟结果表明表面张力会影响液滴的合并速度,模拟结果与理论预测的趋势相一致.多液滴生长过程的模拟结果表明液滴之间的碰撞凝并作用和Ostwald熟化会对液-液相分离过程产生重要影响.

关键词：偏晶合金液-液相分离格子玻尔兹曼方法

偏晶合金在激光表面处理条件下的凝固行为研究

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金属学报 2013年第5期49卷 537-543页

作者：陈书赵九洲中国科学院金属研究所沈阳110016

开展了激光表面处理条件下Al-Pb合金的快速凝固实验,获得了富Pb相粒子弥散分布于Al基体的合金表面层,原合金表层内富Pb相粒子经激光表面处理后得到明显细化.分析了激光表面处理层的凝固组织特征,建立了激光表面处理条件下偏晶合金组织... 详细信息

开展了激光表面处理条件下Al-Pb合金的快速凝固实验,获得了富Pb相粒子弥散分布于Al基体的合金表面层,原合金表层内富Pb相粒子经激光表面处理后得到明显细化.分析了激光表面处理层的凝固组织特征,建立了激光表面处理条件下偏晶合金组织演变模型,模拟计算了Al-Pb偏晶合金表面处理层凝固组织形成的动力学过程.实验和模拟相结合,分析了合金表面处理层在升温熔化、富Pb相液滴溶解及熔体均匀化和冷却凝固过程中的组织演变行为.结果表明,激光表面处理技术是获得富Pb相高度弥散分布的Al-Pb合金表面层的有效方法.

关键词：偏晶合金快速凝固激光表面处理

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急冷条件下Cu-Pb偏晶合金的相分离研究

物理学报 2007年第7期56卷 3996-4003页

作者：徐锦锋代富平魏炳波西北工业大学应用物理系

研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律,并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合,理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性.研究结果表明,在急冷快速凝固条件下,熔体... 详细信息

研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律,并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合,理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性.研究结果表明,在急冷快速凝固条件下,熔体的快速冷却对偏晶合金组织形成的影响要比熔体内部液相流动的影响更为显著.快速凝固使液相分离受到抑制,Cu-Pb偏晶合金均可获得均匀的微观组织结构.随着冷速的增大,晶粒尺寸明显减小,凝固组织显著细化,晶体形态由粗大枝晶向均匀细小的等轴晶过渡.提高冷却速率,缩短液固相变时间是重力场中抑制液相分离、获得均匀偏晶组织结构的重要条件.

关键词：偏晶合金快速凝固液相分离微观结构