低过冷度下单相合金凝固组织的细化与重新长大

通过改变试样质量和冷却规范，研究了过冷Cu-30％Ni(原子分数)单相合金在不同凝固时间下的组织转变规律．在实验所选择的几秒到数分的凝固时间内，均于较低的过冷度范围和高过冷度下观察到了粗大树枝晶向细小等轴晶的转变．延长凝固时间，晶粒发生细化的两个过冷度区间扩大．对低过冷度下细化组织进行的考察表明，快速凝固刚结束时，细化晶粒仍具有树枝晶的特征，随缓凝阶段持续时间的延长，晶粒逐步蜕化为球状晶和蠕虫状晶，与此同时，晶粒度以幂函数规律重新增大．过冷熔体快速凝固使初生固相含有过饱和的低熔点组元以及较多的晶体缺陷，最终导致快速凝固结束后形成的细小晶粒在缓凝阶段的重新粗化速度明显快于正常凝固过程中晶体的粗化速度．     

深过冷Fe-30%Co合金的组织演化

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法，使原子分数Fe-30%Co合金获得了高达457K的大过冷度.系统考察了合金凝固组织随过冷度的演化规律.发现合金的凝固组织随过冷度的增大存在两次细化和一次粗化过程, 即在小过冷度范围内粗大树枝晶向粒状晶的转变和中等过冷度下局域定向枝晶的细化，而在大过冷度范围内随着亚稳枝晶核数目的增加,存在一个明显晶粒粗化的过程.     

Pb-15%Sb过共晶合金的深过冷及快速凝固

采用熔剂净化深过冷和洁净容器快速凝固方法,研究了Pb-15%Sb过共晶合金在不同凝固条件下的组织演变.在熔剂净化条件下,随着凝固过冷度△T的增大,初生相Sb的组织形貌由尖角块状向树枝晶转变并不断细化,Sb的宏观偏析减弱,实验测得的最大过冷度为73K;在洁净容器快速凝固条件下,计算获得的最大过冷度为196.2K,初生相Sb的结晶被完全抑制,凝固组织发生了完全的共生生长,出现了快速凝固超细化组织.     

定向激发深过冷Fe81Ga19合金的组织特性

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法制备过冷度分别为198、270、300K的Fe81Ga19合金,对不同过冷度的Fe81Ga19合金进行定向激发以获得具有轴向择优取向的棒材,并研究其显微组织和择优取向.结果发现:过冷度为198K的合金其凝固组织为细小的粒状晶或准球状晶,过冷度为270K的合金,晶粒尺寸增大,发生多边化转变,形态上表现为等轴晶,晶粒内部存在大量亚晶界;过冷度增加至300K的合金经定向激发后晶粒进一步粗化,晶粒呈一定的取向沿轴向方向排列.X射线衍射分析表明,深过冷Fe81Ga19合金经过定向激发后其凝固组织具有明显的〈110〉择优取向,其中过冷度为270K的合金定向激发后出现有利于磁致伸缩性能的〈100〉取向,并且衍射峰出现劈裂现象,DSC曲线在820℃左右出现一明显的吸热峰,对应于A2+修正DO3→A2的相转变,证明快速凝固的深过冷定向激发Fe81Ga19合金棒材中存在四方结构畸变的新的DO3相结构.     

Cu70Ni30过冷熔体凝固组织的粒化机制

在高真空下,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,在22～270 K过冷度范围内,研究了Cu70Ni30合金凝固组织形态演化过程.当过冷度AT大于临界过冷度△T3*(210 K)时,凝固组织由深过冷枝晶骤变为粒状晶,发生了组织粒化.组织观察及成分分析结果表明,该粒状晶的形成过程由两步组成:首先,在快速凝固过程中液固转变产生的应变能作用下发生了枝晶的碎断;然后,在表面能和应变能驱动下,碎断的枝晶块通过晶界移动,晶粒合并-再结晶完成第二类粒状晶的转变.     

深过冷Cu-Ni-Fe三元合金自定向快速凝固

利用熔融玻璃净化结合循环过热,在２５～３０４Ｋ过冷度范围,分析了Ｃｕ－３９％Ｎｉ－６％Ｆｅ（ｗｔ％）三元合金凝固过程过冷组织的演化规律。确定了负温度梯度下实现自定向凝固的过冷度条件：下限为能够抑制快速凝固过程中形成的枝晶熟化的最低过冷度,上限为快速凝固过程中枝晶不发生准球状化转变的最高过冷度;就研究的合金而言,过冷度范围为１１０～１８０Ｋ。在定向凝固的过冷度范围内,无需人为控制固液界面前沿的温度梯度,而且,以点触发试样端部,可以获得单晶     

双辊铸轧高速钢薄带的晶粒细化

主要介绍了W9Mo3Cr4V高速钢在双辊铸轧过程中的晶粒细化.薄带钢在铸轧过程中的冷却时间仅为0.2-0.3 s,冷却速度很快,冷却速度已达到100-1000℃/s,因此,在快速凝固的过程中,液体金属获得了较大的过冷度,晶核的临界半径随过冷度的增加而减小,晶粒必然细化.另外,过冷度增大,晶核形核功减小,形核几率增大,也使晶粒细化.     

双辊铸轧高速钢薄带的晶粒细化

主要介绍了W9Mo3Cr4V高速钢在双辊铸轧过程中的晶粒细化.薄带钢在铸轧过程中的冷却时间仅为0.2-0.3 s,冷却速度很快,冷却速度已达到100-1000℃/s,因此,在快速凝固的过程中,液体金属获得了较大的过冷度,晶核的临界半径随过冷度的增加而减小,晶粒必然细化.另外,过冷度增大,晶核形核功减小,形核几率增大,也使晶粒细化.     

压缩形变大体积镁合金坯料半固态等温组织演变

研究了大体积AZ91D镁合金在SIMA法制备半固态浆料过程中组织的演变规律，并对半固态组织球状化演变的影响因素进行了分析．结果表明：合金在550℃等温处理时，α相在升温阶段就开始由树枝晶向团块状转变，随等温时间的延长再由团块状逐渐演变为多边形状，最后演变为球状晶；若等温时间过长，晶粒会发生合并长大；随着等温温度的升高，组织的球状化速度加快，相同等温时问下晶粒的平均尺寸减小；随着保温时间延长，晶粒圆整度明显改善；增加预形变量将促进半固态等温时枝晶形貌的转变，形变量越大的试样转变为球状晶的速度越快，所需时间越短。     

双辊铸轧高速钢薄带的晶粒细化

主要介绍了W9Mo3Cr4V高速钢在双辊铸轧过程中的晶粒细化。薄带钢在铸轧过程中的冷却时间仅为0 2-0 3s,冷却速度很快,冷却速度已达到100-1000℃/s,因此,在快速凝固的过程中,液体金属获得了较大的过冷度,晶核的临界半径随过冷度的增加而减小,晶粒必然细化。另外,过冷度增大,晶核形核功减小,形核几率增大,也使晶粒细化。     

基于均匀形核的金属液滴凝固过程

研究了均匀形核的金属液滴凝固过程,应用渐近分析法求得金属液滴内晶核生长数学模型的渐近解,分析了表面张力、界面动力学参数、初始晶核尺寸和过冷度对晶核界面生长速度、晶核半径以及液滴凝固时间的影响.在一定的过冷条件下,表面张力和界面动力学参数显著减缓了晶核界面生长速度.在凝固开始的很短时间内晶核界面生长速度迅速上升,当速度上升到最大值后,随着晶核半径的增大,界面生长速度逐渐减慢,表面张力和界面动力学参数对晶核生长速度的作用也逐渐减小.过冷度越大,液滴凝固时间越短.经过在开始的瞬变凝固阶段之后,温度场从设定的初始分布迅速地调整为由过冷度、表面张力、界面动力学参数等所确定的特定温度分布.     

双辊铸轧高速钢薄带的晶粒细化

主要介绍了W9Mo3Cr4V高速钢在双辊铸轧过程中的晶粒细化。薄带钢在铸轧过程中的冷却时间仅为0．2—0．3s，冷却速度很快，冷却速度已达到100—1000℃／s，因此，在快速凝固的过程中，液体金属获得了较大的过冷度，晶核的临界半径随过冷度的增加而减小，晶粒必然细化。另外，过冷度增大，晶核形核功减小,形核几率增大，也使晶粒细化。     

材料凝固时晶粒生长-粗化的二维元胞自动机模型

建立了模拟凝固进行时晶粒成核、生长与粗化过程以及凝固完成后晶粒粗化过程的二维元胞自动机模型,模型中将原子在固/液界面、晶界面的迁移过程以概率的方式表现在元胞网格演化的规则中.模拟结果表明,所建立的模型可以合理地描述晶粒在凝固过程中的生长-粗化过程.应用本模型分析了冷却率、结晶取向数、温度等因素对于晶粒微观结构演化的影响.研究结果表明:大冷却率有助于得到细小的晶粒;当结晶取向数大时晶粒较小;保温温度低会抑制晶粒粗化.     

液态Fe—Sb合金中枝晶生长规律研究

液态Fe-10％Sb合金在熔融玻璃净化和自由落体实验条件下,分别达到429K（0．24TL）和568K（0．32TL）过冷度．深过冷并没有改变合金的相组成,快速凝固组织中只有αFe单相固溶体．熔融玻璃净化实验研究发现,αFe枝晶生长速度随过冷度呈指数函数变化．当过冷度△T〈296K时,枝晶生长速度随过冷度增大而升高,并在296K过冷度处达到极大值1．38m／s．若合金过冷度进一步增大,αFe枝晶生长速度则呈现降低趋势．枝晶生长形态演变的主要规律是,小过冷条件下αFe相以粗大枝晶方式生长,而深过冷合金熔体中形成蠕虫状枝晶．溶质截留程度主要取决于实际枝晶生长速度而不是过冷度大小,同时也与冷却速率相关．由于其结晶温度间隔比较宽大,尽管快速枝晶生长显著抑制了溶质偏析,但是Fe-10％Sb合金仍难以实现完全无偏析凝固．     

旋转磁场及快速凝固对Pb-Bi合金凝固组织的影响

研究了不同转速的旋转磁场对Pb-Bi合金凝固组织的影响,对于Pb-52%Bi亚共晶,旋转磁场能碎断枝晶,细化晶粒;对于Pb-66%Bi过共晶,旋转磁场能消除比重偏析。另外,采用硅油净化法结合水淬使Pb-52%Bi亚共晶和Pb-60.9%Bi过共晶分别获得了47 K和66 K的较大过冷度,对于Pb-52%Bi亚共晶,金属间化合物ε相枝晶细化显著;对于Pb-60.9%Bi过共晶,组织中没出现初生相Bi,只有细密的共晶组织。对于Pb-52%Bi亚共晶在快速凝固的同时加旋转磁场,过冷度由47 K增大为55 K,ε相呈细小颗粒弥散分布。     

二元合金定向凝固的三维相场模拟

利用三维相场模型对Al-Cu二元合金定向凝固过程进行数值模拟,研究定向凝固过程中固液界面前沿的变化规律和胞晶的粗化机制,分析不同过冷度对界面形态的影响.结果表明:在定向凝固过程中,胞晶的粗化是熔化和合并共同作用的结果;定向凝固过程中,随着过冷度的减小,定向凝固中的固液界面形态易向平界面发展.     

AZ31镁合金急冷快速凝固条件下的枝晶生长

为了大幅度细化AZ31镁合金晶粒,改善其化学成分的均匀性,从而提高镁合金的力学性能,本文采用单辊甩带急冷快速凝固装置对AZ31镁合金进行快速凝固试验,综合采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析等方法分析合金在急冷条件下的组织特征,并进行冷却曲线的模拟,分析冷却速率对合金组织和结构的影响。结果表明,急冷快速凝固使AZ31镁合金的初生相形貌从粗大枝晶向细小等轴晶发生转变,晶粒发生明显细化,并提高了其力学性能。     

基于均匀形核的金属液滴凝固过程

研究了均匀形核的金属液滴凝固过程,应用渐近分析法求得金属液滴内晶核生长数学模型的渐近解,分析了表面张力、界面动力学参数、初始晶核尺寸和过冷度对晶核界面生长速度、晶核半径以及液滴凝固时间的影响。在一定的过冷条件下,表面张力和界面动力学参数显著减缓了晶核界面生长速度。在凝固开始的很短时间内晶核界面生长速度迅速上升,当速度上升到最大值后,随着晶核半径的增大,界面生长速度逐渐减慢,表面张力和界面动力学参数对晶核生长速度的作用也逐渐减小。过冷度越大,液滴凝固时间越短。经过在开始的瞬变凝固阶段之后,温度场从设定的初始分布迅速地调整为由过冷度、表面张力、界面动力学参数等所确定的特定温度分布。     

熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金组织

利用正交试验的方法对熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金的凝固组织进行了研究，结果表明，经过熔体温度处理后，凝固组织中一次枝晶尺寸明显减小，长的树枝晶变为短的树枝晶或等轴晶，并且枝晶数量明显增多；二次枝晶臂间距变化不明显，从原子团簇的角度分析认为，这是由于高，低温熔体混合后，低温熔体中大的原子团簇得到细化，从而导致混合熔体中形核质点增殖的结果，研究同时发现，高，低温熔体的混合方式对熔体温度处理效果有直接影响，熔体的均匀混合有利于增大熔体凝固过冷度，减小临界晶核半径，促进凝固组织的细化。     

强磁场下Cu-25%Ag合金的凝固行为

研究了强磁场对Cu-25%Ag(质量分数)合金凝固组织的影响,分析了不同磁场条件对合金凝固组织的作用机理.研究发现,均恒磁场和梯度磁场对合金的凝固组织有重要影响,改变了富Cu枝晶形貌和尺寸,无磁场条件下初生富Cu枝晶分布不均匀,一次枝晶比较长且粗大,枝晶主要以柱状枝晶为主;在12 T磁场条件下,富Cu枝晶分布比较均匀,一次枝晶变短、粗化,枝晶主要以胞状枝晶为主;在负梯度磁场条件下,富Cu枝晶分布不均匀,在试样下部,树枝晶减少,以小平面方式生长的粗大胞晶为主.通过实验研究表明,利用均恒强磁场控制Cu-Ag合金凝固组织,细化晶粒、减小偏析是具有可行性的.