定向 凝固界面高梯度绝对稳定性的临界条件

采用教学演绎和数值计算相结合的方法，对Ｍ－Ｓ界面稳定性理论做了进一步分析，预言了高温度梯度绝对稳定性这一新现象；给出了达到高梯度绝对和生的临界条件即临界温度梯度的表达式。     

Ni-Cu合金定向凝固海藻状生长形态的相场法模拟

利用微观组织相场法数值模拟技术,对Ni-Cu二元合金在温度梯度G=20K/cm条件下定向凝固的界面形态演化过程进行模拟仿真.基于均匀网格的有限差分法,采用C语言编制定向凝固晶体生长的相场法数值模拟程序,研究计算参数对凝固组织的影响,探讨定向凝固过程晶体的生长机制.研究结果表明:低的温度梯度条件下,初始平界面一旦失稳,快速形成胞状组织,在随后的演化过程中,侧向分支大量繁殖、尖端分裂,形成海藻状生长形态.因此,低温度梯度下二元合金定向凝固界面形态的转化形式为:平面状向胞状转变,最后转变为海藻状.     

定向凝固固-液界面温度场数学模型

作者在广泛研究国内外定向凝固温度分布数学模型的基础上,从温度和时间,温度和凝固距离的物理概念出发,运用近代凝固理论和数学方法,建立了定向凝固固-液界面温度场的偏微分方程,并严格的求解,获得了固-液界面温度场的数学模型,通过此数学模型可以求出一系列的凝固热参数,即温度梯度G,凝固速率R,冷却速态V,固-液界面特征温度T_c。     

定向凝固固液界面温度场的探讨

针对定向疑固固液界面温度场方程T＝B1e^B2x B3r B4在运用过程中出现的初值问题，在深入探讨了参数Bi(i＝1，2，3，4)的物理意义后，引入控制条件，并采用先进的无约束最优化方法，解决了该问题．同时利用MATLAB强大的数值计算功能和可视化功能结合以上的讨论进行编程，有效地处理了实验结果，并得到了疑固参数Tc、V、G、R值．     

重力对流对凝固界面形态的影响

以模型合金丁二腈-5%(质量分数)乙醇作为实验对象, 研究了垂直于生长方向的重力对流作用下, 固/液界面形态的动态演化过程. 结果表明, 对流提高了平界面的稳定性, 阻止了凸缘的快速发展; Stokes 力和重力的双重作用造成了胞晶尖端形态的顺流偏转. 胞-枝转变过程中, 迎流侧二次臂形成较早, 先形成枝晶. 枝晶迎流侧二次臂生长较快而且发达, 一次间距增大, 顶端半径减小.     

ZL101合金定向凝固固液界面温度场模拟及过冷度预测

在研究了一系列定向凝固温度分布的数学模型的基础上，以ZL101合金为研究对象，对前人所提出的固液界面温度场模型，进行了最小二乘优化，将其进行了数值模拟，并进一步推导了在不同温度下，距离状态点的过冷度表达式，通过此表达式可以预测各状态点的过冷度情况，并分析与过冷度相关的一些金属学参量。     

异质固液界面中多界面态的原子模拟研究

在晶界和固体表面系统中,针对界面“complexion”(或界面相、界面态)转变及其调控相关的研究,近年来呈现出持续增长的关注趋势.与此同时,这些界面相之间的转变问题,在异质固液界面体系中尚未得到足够的关注.使用分子动力学模拟方法预言了处于Pb熔点温度之上,Cu(111)/Pb(L)固液界面体系中存在的多界面相共存的界面状态;观察到4种单原子层的界面状态,即2种界面CuPb层状合金液相以及2种界面预凝固的Pb层状固相,共存于固体Cu和液体Pb之间的双原子界面层内;通过计算界面相在面内共存的各种性质空间分布,模拟出了该体系多界面相共存的力学、热力学和动力学性质的不均匀性和面内各向异性;计算获得的界面态热力学与动力学性质数值显著区别于固相Cu和液相Pb的相应性质.另外,测量得到的Cu(111)/Pb(L)固液界面态共存的“相平衡”条件具有共晶二元合金相图特征,而不是CuPb合金的偏晶相图.故所报道的数据有望为调节异质形核和润湿过程提供新的理论思路.     

强磁场对定向凝固Pb-Sn共晶生长影响的初步研究

在10 T强磁场下对Pb-Sn共晶合金沿垂直向上方向进行定向凝固实验,分析了强磁场对共晶生长的影响.实验发现,强磁场下耦合生长的Pb-Sn共晶两相的排列方向明显偏离垂直方向,极端情况下甚至出现近似横向的排列.这种现象的产生与领先相Pb的磁性能相关.     

Te自助熔剂定向凝固法生长CdTe晶体

碲化镉(CdTe)晶体是一种制造室温X射线和γ射线探测器最为理想的半导体材料,在医学、食品、安检、核废料监测等应用领域前景广阔。采用一种Te自助溶剂定向凝固技术生长CdTe晶体,在区熔温场及坩埚旋转系统的综合作用下,获得了平坦状的理想固液界面形貌。生长?25 mm的CdTe晶体横截面单晶区域面积可达70%,从?56 mm的CdTe晶体中可截取尺寸达15 mm×15 mm×3 mm的单晶,电学测试表明CdTe晶体在未掺杂改性条件下电阻率达10~8Ω·cm。红外透射显示,CdTe晶体中包含尺寸范围为1～20μm的Te夹杂,这是CdTe单晶生长过程中出现的主要微观缺陷。该工作取得的相关成果对未来CdTe晶体生长技术发展具有一定参考价值和借鉴意义。     

TbDyFe合金定向凝固过程中晶体的取向生长

利用自制的超高温度梯度定向凝固装置 ZMLMC,在不用籽晶的情况下 ,制备出了完全〈1 1 0〉取向的 7　 mm× 1 2 0　 mm的稀土超磁致伸缩棒材 ,并对定向凝固开始到晶体稳定生长全过程晶体生长的形貌进行了观察和分析 .结果表明 ,晶体的取向程度和其生长形貌有明显的对应关系 ;在温度梯度为 70 0　 K/cm,抽拉速率为 6～ 1 0　 μm/s的条件下 ,Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe1.9合金棒材定向凝固长度达 1 2　 mm时 ,就可获得〈1 1 0〉取向的晶体 ,而该晶体达到稳定生长所需的棒材长度至少为 2 0　mm;所制棒材中〈1 1 0〉取向生长方向与其轴向间的偏差仅为 3°     

TbDyFe合金的定向凝固和取向生长

利用自制的超高温度梯度定向凝固装置,研究了稀土巨磁致伸缩材料Tb0.27Dy0.73Fex(x=1.8,1.95at%)合金在不同凝固条件下的凝固行为。发现Tb0.27Dy0.73Fe1.8合金在不同的凝固条件范围内可以有有序的层状结构、无序的短柱状结构和混合结构,而Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的显微结构始终是层片状结构,在实验条件范围内与凝固条件无关;分析了Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金定向凝固条件、晶体生长形貌、晶体择优生长方向间的关系,发现结晶形貌为胞状晶或无侧向分枝的树枝晶时其择优取向为<110>,结晶形貌为发达的树枝晶时其择优生长方向为<112>,而在胞-枝转变区晶体为<110>,<112>,<113>等多种取向的混合,胞枝转变区随温度梯度的提高而减小;Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金定向凝固时发生胞枝转变的凝固条件为GL/V值介于(9.60～10.45)×102K·s/mm2之间。     

高纯铝定向凝固中晶粒的生长特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭，并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究．结果表明，初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并，随着保温时间的增加，晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态；过渡区晶粒在晶界夹角处形核，并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况；多晶生长暂停拉伸时，新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大，而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关．     

亚快速凝固结晶取向对结晶形态选择的影响

采用区域熔化定向凝固装置，对冷却速度在１３～１３０Ｋ／ｓ范围内Ｎｉ－５％Ｃｕ合金的结晶形貌研究表明：在温度梯度１３００Ｋ／ｃｍ条件下，晶体生长速度ｖ＝５００μｍ／ｓ时，不同结晶取向晶粒的结晶形貌不同；当晶体生长速度ｖ＝８００μｍ／ｓ时，不同结晶取向晶粒的细胞晶间距不同，亚快速凝固条件下，晶体生长方向对结晶形貌的影响非常显著．     

连续定向凝固过程铜铬合金的组织与缺陷

研究了铜铬合金的连续定向凝固的工艺条件及相互之间的匹配关系,以及铜铬合金的显微组织及其表面缺陷形成的成因,结果表明,结晶器高度１０－２５ｍｍ,冷却距离２５ｍｍ,合金温度１２１０－１２８０℃,牵引速度０．２－１．０ｍｍ／ｓ,冷却水量７２０Ｌ／ｈ时,可制得Ｃｕ－０．６％Ｃｒ合金材料。     

快速凝固工艺对AZ91HP镁合金腐蚀性能的影响

通过铜模铸造制备快速凝固的AZ91HP镁合金.利用失重法及动电位极化曲线研究了常规铸造AZ91HP和快速凝固AZ91HP镁合金样品在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀性能;通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）分析了腐蚀后合金微观组织及相结构.结果表明,快速凝固的AZ91HP镁合金具有更好的耐腐蚀性能.其主要原因是经快速凝固工艺后：①β-Mg17Al12相近似连续地分布于细小的α-Mg晶界上;②合金的元素分布更加均匀;③合金显微缩松减少.     

合金凝固过程的微分型本构方程及其蠕变与松弛特性

指出加强合金凝固温区力学特性研究的工程意义，基于作者近来的实验研究及所提出的流变模型，进一步揭示了合金凝固过程相应的微分型本构方程及其蠕变与松驰特性。