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不同凝固条件下共晶Si生长界面稳定性及分枝生长

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铸造 2022年第9期71卷 1095-1100页

作者：周鹏飞顾伟璐陆从相杨书根孙瑜盐城工业职业技术学院江苏盐城224005 盐城工学院材料科学与工程学院江苏盐城224005

通过OM、SEM、EBSD等技术分析了不同凝固条件下共晶Si的生长行为。结果表明:共晶Si存在从平界面→胞状晶→树枝晶的转变过程。同一个共晶(团)晶粒的Si相和α相都不是单晶体。Al、Si两相共生生长过程中,共晶α可通过重复形核、亚晶界以... 详细信息

通过OM、SEM、EBSD等技术分析了不同凝固条件下共晶Si的生长行为。结果表明:共晶Si存在从平界面→胞状晶→树枝晶的转变过程。同一个共晶(团)晶粒的Si相和α相都不是单晶体。Al、Si两相共生生长过程中,共晶α可通过重复形核、亚晶界以及小角度晶界来调整生长位向以满足两相耦合生长的要求。

关键词：共晶Si 胞状晶树枝晶耦合生长

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利用BH模型计算Al-Cu共晶合金耦合区间及其试验验证

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铸造 2015年第9期64卷 856-860页

作者：唐玲陕西理工学院南区材料学院陕西汉中723003

基于BH模型和最高界面生长温度的判据,对定向凝固过程中非共晶点Al-Cu合金中各相的凝固界面温度进行了理论计算,探讨了耦合共晶和初生枝晶之间的竞争生长,发现在共晶共生区,非共晶点成分的Al-Cu合金仍可以耦合生长,给出了耦合生长的临... 详细信息

基于BH模型和最高界面生长温度的判据,对定向凝固过程中非共晶点Al-Cu合金中各相的凝固界面温度进行了理论计算,探讨了耦合共晶和初生枝晶之间的竞争生长,发现在共晶共生区,非共晶点成分的Al-Cu合金仍可以耦合生长,给出了耦合生长的临界速率,并通过origin 8.0软件绘制出Al-Cu合金的耦合共生区,并通过Al-38.5%Cu合金在不同的定向凝固速率下的试验结果分析,理论预测的临界速率与试验的结果基本一致。

关键词： BH模型共晶合金耦合生长

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二元包晶合金定向凝固研究进展

材料科学与工程学报 2008年第2期26卷 302-306页

作者：胡小武李双明刘林傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072

针对二元包晶合金定向凝固,本文评述了其近年来的理论和实验研究进展,内容包括包晶合金的相选择、两相形核、带状组织以及耦合生长等方面。讨论了定向凝固过程中相和微观组织选择机制,实验中所观察到的带状组织及其形成原因,以及由岛屿... 详细信息

针对二元包晶合金定向凝固,本文评述了其近年来的理论和实验研究进展,内容包括包晶合金的相选择、两相形核、带状组织以及耦合生长等方面。讨论了定向凝固过程中相和微观组织选择机制,实验中所观察到的带状组织及其形成原因,以及由岛屿带状组织转变成初生相和包晶相的耦合生长组织。

关键词：二元包晶合金定向凝固相和微观组织选择带状组织耦合生长

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恒速和跃迁变速定向凝固下Ni-Ni3Nb过共晶合金组织演化研究

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恒速和跃迁变速定向凝固下Ni-Ni3Nb过共晶合金组织演化研究

作者：蒋冰轮西北工业大学

学位级别：硕士

本文研究了Ni-24.8wt%Nb过共晶合金恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演变,重点探讨了通过跃迁加速扩大共晶共生区的可行性,同时观察和分析了跃迁加速过程中共晶层片间距的调整及其机制,最后通过压缩试验研究了跃迁加速后组织的改变对其... 详细信息

本文研究了Ni-24.8wt%Nb过共晶合金恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演变,重点探讨了通过跃迁加速扩大共晶共生区的可行性,同时观察和分析了跃迁加速过程中共晶层片间距的调整及其机制,最后通过压缩试验研究了跃迁加速后组织的改变对其力学性能的影响。恒速定向凝固实验中,Ni-24.8wt%Nb合金在200K/cm的温度梯度下,凝固速度为1μm/s时合金以平界面耦合生长,得到的最终组织为规则的层片共晶,而理论计算表明凝固速度低于0.85μm/s时,合金可得到耦合生长的共晶组织,计算结果与实验结果较为一致。实验中凝固速度在5～100μm/s时,NiNb初生相领先于共晶相生长,并随着凝固速度的提高,初生相形态发生由长板条状向短条状转变,共晶相由规则层片转变为不规则层片,同时初生相的体积含量也相应减小。实验中当凝固速度达到10μm/s后,组织中出现Ni相共晶晕圈:而理论计算得到共晶晕圈相形成的临界速度为14μm/s,两者基本吻合。通过跃迁加速定向凝固抑制了Ni-24.8wt%Nb过共晶合金中β-NiNb初生相的生长,使得在较高的凝固速度下仍然能获得耦合生长的共晶组织,这为提高高温自生复合材料的生产效率和扩大其共晶共生区提供了一个新的技术途径。跃迁加速后共晶Ni相和NiNb相层片都发生了分叉,非稳态共晶组织的转变可分为三个阶段:规则共晶层片间距的减小:规则共晶向不规则共晶的转变;不规则共晶层片间距的调整,这三个阶段在转变过程并不是截然分开的。跃迁加速后的非稳态过渡区的长度随变速比的增加而缩短,加速后的非规则共晶稳态组织随变速比的增加而细化。压缩试验结果显示:从定向凝固速率1μm/s跃迁加速到5μm/s以上的试样,无论是韧性,塑性还是抗压性能,与相同恒速凝固速度下获得的试样相比,都有明显的提高。含有β-NiNb初生相的试样,在压缩过程中出现脆性断裂。

关键词：定向凝固 Ni-Ni3Nb共晶跃迁加速耦合生长组织演化凝固速率

Al-38.5%Cu过共晶合金恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演化研究

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Al-38.5%Cu过共晶合金恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演化研究

作者：唐玲西北工业大学

学位级别：硕士

本文研究了Al-38.5％Cu过共晶合金在恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演变，重点探讨了通过跃迁加速定向凝固过程来扩大共晶共生区的可行性，同时分析和研究了Al-38.5％Cu过共晶合金中AlCu初生相的生长机理。定向凝固恒速实验中，Al... 详细信息

本文研究了Al-38.5％Cu过共晶合金在恒速和跃迁变速定向凝固下的组织演变，重点探讨了通过跃迁加速定向凝固过程来扩大共晶共生区的可行性，同时分析和研究了Al-38.5％Cu过共晶合金中AlCu初生相的生长机理。定向凝固恒速实验中，Al-38.5％Cu过共晶合金在250K／cm的温度梯度和凝固速度1μm／s下，获得的最终凝固组织为规则的层片共晶，与理论计算结果合金凝固速度低于3.55μm／s时可得到耦合生长的共晶组织相一致。实验中当定向凝固速度在5～490μm／s时，Al-38.5％Cu合金中AlCu初生相领先于共晶组织生长，并随着凝固速度的提高，初生相的形态由工字形向圆弧花形转变。考虑到恒速定向凝固下，Al-38.5％Cu过共晶合金中存在热溶质对流，结果合金凝固组织随凝固固相分数的增加由初生相+共晶组织向全耦合生长的共晶组织转变。采用Scheil方程分析和预测了该合余中不同凝固分数下的溶质分布，结果表明合金凝固速率在5μm／s和10μm／s下，凝固的固相分数分别大于0.62和0.7时，合金凝固组织就可转变为全耦合生长的共晶组织，而这与实验中凝固速率5μm／s和10μm／s时实测的固相分数大于0.49和0.66就可以得到全耦合生长的共晶组织相吻合。通过跃迁加速定向凝固抑制了Al-38.5％Cu过共晶合金中***初生相的生长，使得在较高的凝固速度下仍然能获得耦合生长的共晶组织，这为提高共晶自生复合材料的生产效率和扩大共晶共生区提供了一个新的技术途径。对比恒速和变速定向凝固下Al-38.5％Cu过共晶合金中层片问距的变化，可发现恒速定向凝固下，合金凝固组织中层片平均间距比跃迁变速定向凝固下相同速率获得的共晶层片间距要大，它们与JH模型的理论计算都比较接近。

关键词：定向凝固 Al-38.5%Cu过共晶跃迁加速耦合生长组织演化热溶质流动凝固速率

Ni-10.6％NbC共晶合金恒速和跃迁加速定向凝固下的组织演化研究

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Ni-10.6％NbC共晶合金恒速和跃迁加速定向凝固下的组织演化研究

作者：宋艳平西北工业大学

学位级别：硕士

本文研究了Ni-NbC共晶合金高温度梯度下恒速和跃迁加速定向凝固下的组织演化规律，探讨了定向凝固过程中强化相NbC的生长机制，不同定向凝固速度下共晶组织的凝固行为，观察和分析了跃迁加速定向凝固过程中合金共晶间距的调整及其机制。... 详细信息

本文研究了Ni-NbC共晶合金高温度梯度下恒速和跃迁加速定向凝固下的组织演化规律，探讨了定向凝固过程中强化相NbC的生长机制，不同定向凝固速度下共晶组织的凝固行为，观察和分析了跃迁加速定向凝固过程中合金共晶间距的调整及其机制。在恒速定向凝固实验中，Ni-NbC共晶合金在温度梯度300K／cm和凝固速度小于20μm／s下，Ni相和NbC相以平界面形态耦合生长，得到的最终组织为规则的共晶组织。实验中获得的平界面耦合生长凝固速率要比成分过冷理论给出的临界凝固速度12.5μm／s要高。在强化相NbC的生长机制探讨中，发现NbC相生长可分为启动生长阶段、竞争生长和稳态生长阶段，其分支主要发生在择优生长方向上。实验中，在凝固速度低于20μm／s时，强化相NbC的形貌主要有三叶状和点状，它们均匀分布在基体Ni相中。当凝固速度增大到50μm／s。时，合金凝固组织中出现共晶胞状组织，部分三叶状和点状的NbC变成条状NbC，同时随着凝固速度的增大，共晶间距逐渐减小，强化相NbC的体积分数相应增加。在跃迁加速定向凝固实验中，以相同的初速度2μm／s跃迁加速到不同的更高凝固速率，在跃迁加速比较小的情况下，合金凝固组织在跃迁加速前后均能以规则的耦合共晶生长。当跃迁加速比较大时，变速后合金凝固组织中会出现共晶胞和初生Ni枝晶。在以不同的初速度分别跃迁加速到相同的凝固速率50μm／s时，跃迁加速比较小时，变速后的凝固组织经历了规则共晶—胞状共晶—规则共晶的演变，跃迁加速比较大时，合金凝固组织中很快出现初生Ni枝晶。通过定向凝固速率跃迁加速可以细化Ni-NbC合金的凝固组织，其组织的细化主要是通过跃迁加速界面前沿NbC相重新形核，以及少量的NbC相分枝进行的，上述结果使得Ni-NbC共晶合金凝固组织间距减少，组织细化。

关键词：定向凝固 Ni-Nbc合金纤维共晶跃迁加速耦合生长组织演化凝固速度