Pb-6％Bi合金熔体结构转变及其对凝固的影响

通过Pb-6％Bi(质量分数)合金熔体的电阻率-温度行为，揭示在第一轮升温过程于813.3～1 135.9℃温度区间内发生熔体结构状态不可逆的变化；探索熔体状态对凝固行为与组织的影响，并利用牛顿热分析法(NrA)计算凝固潜热及固相分数随时间的变化。研究结果表明：当合金熔体经历结构转变后，凝固过冷度从5.4℃增大到8.4℃，凝固潜热从5.33×107 J/m3增加到7.08×107J/m3，凝固所需时间由28 s增加到39 s，凝固组织显著细化。熔体结构变化是合金熔体中Bi-Bi共价键原子团簇分解所致，且这一过程是一个熵增的过程，新的熔体结构更加均匀无序；当温度降低时，这些团簇不会重新形成。这会使得凝固形核需要有更大的过冷度，形核率增加，晶体生长速度降低，从而致使组织细化。不同的熔体结构状态对凝固有明显的影响。     

液态InSn49.1和InSn70合金熔点附近电阻率的反常变化

文章通过电阻率法对InSn49.1和InSn70合金熔体在升温过程中的电阻率进行了测量,结果发现在合金熔点附近的低温区域电阻率有异常的表现.进一步分析认为,在这些合金熔点附近的低温区域可能存在液液结构转变现象,并且液-液结构转变的发生与液态纯Sn的转变行为有着十分紧密的内在联系,而In对合金转变温度的高低有重要的影响作用.     

Sn-15%Pb合金电脉冲孕育处理效果时间相关性研究

采用Sn-15%Pb合金作为实验材料,在保持熔体过热90℃的条件下,对其进行不同时间的电脉冲孕育处理.利用金相组织观察和热分析等手段来评价电脉冲孕育处理对合金凝固组织和凝固过程的影响.结果表明:经电脉冲孕育处理后,Sn-15%Pb合金凝固组织发生了明显的变化,凝固组织中的富Sn初生相形态从树枝晶转变为颗粒状;与凝固组织的变化相对应,合金的凝固过程也发生了明显的改变,初生相形核的最低温度有较大幅度的提高;但随着电脉冲处理时间的延长,凝固组织中粒状晶的数量总体呈现出"少-多-少-多"的周期性变化规律;与之相对应,初生相形核温度的变化也随电脉冲孕育处理时间的延长呈现出周期性.     

温度诱导非连续液-液结构转变--液态物质新的物理图像

长期以来,合金成分-温度相图的液相线(TL)以上区域被视为均一的液相区,即传统平衡热力学理论所指的均匀液体.关于液体结构和性质对温度的关系,传统理论一直认为从TL到液-气临界点为连续渐变;然而,近年来的研究却观察到了不同于上述传统理论的新的物理图像;一些合金熔体在高于TL数百度的温度范围,可发生温度诱导液-液转变(TI-LLST),即熔体结构及诸方面性质随温度发生非连续的变化.     

熔体过热对Sn-Cu焊料合金凝固组织及焊接性能的影响

以Sn-5Wt%Cu无铅焊料合金为研究对象,探索了熔体过热对合金熔体结构、凝固组织和焊接性能的影响.运用四探针电阻法发现合金熔体过热至758℃附近后发生了明显的不可逆结构突变;熔体过热处理后的金相组织观察表明,该不可逆结构转变使合金凝固组织明显细化和弥散化、合金焊接接头的界面化合物层变得更薄、且界面粗糙度也得到了一定的改善.在260℃左右的铜基板铺展实验中,焊料合金的铺展面积增大了5%,润湿角减小了13%,其润湿性有较大提高.     

熔体过热对Bi-Sb20合金熔体结构转变和退火稳定性的影响

熔体过热处理可以使熔体微结构发生转变,进而改变凝固后的组织和性能.以Bi基二元合金Bi-Sb20为研究对象,对合金Bi-Sb20分别进行700℃、900℃恒温熔体过热处理,通过测量熔体的电阻率随时间的变化曲线来研究熔体结构的转变.实验中发现Bi-Sb20合金熔体的结构转变存在一个临界温度,超过临界温度熔体合金的组织结构会发生变化,金相实验显示Bi-Sb20合金在经过900℃熔体过热处理后晶粒显著细化.但是对比700℃熔体过热处理、凝固后250℃退火处理和900℃熔体过热处理、凝固后250℃退火处理,实验结果表明900℃熔体过热处理后再进行合金退火后反而晶粒变大,且组织结构不稳定.因此经过熔体过热处理晶粒已经细化的合金不需再进行退火处理.该研究为有效开发利用过热处理工艺改变Bi-Sb20合金的结构和性能提供一定的实验依据.     

Cu基亚稳难混溶合金液-液相变

通过气体雾化技术研究了Cu100-XFeX (X=15, 20, 30和40)合金的凝固行为. 考虑少量相液滴形核、扩散长大、空间迁移、凝固界面与液滴间的相互作用以及体积分数等共同影响因素,建立了能描述该类合金凝固组织演变动力学模型. 将数学模型与雾化液滴飞行过程中运动、传热和传质的控制方程相耦合,给出了数值求解方法,模拟计算了Cu基亚稳难混溶合金液-液相分离过程. 结果表明:富Fe粒子的平均尺寸随着Fe含量的增加而增大;少量相液滴形核发生在基体熔体过饱和度峰值附近;随着冷却速度的增大,雾化液滴中少量相液滴的形核率增大,但平均半径减小;少量相液滴在Marangoni迁移和与固/液界面相互排斥共同作用下,向雾化液滴中心迁移,使雾化粉末最终形成壳型组织结构.     

电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织中枝晶形态的影响

研究了电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织的影响.通过对Sn-15%Pb合金熔体施加电脉冲处理,其凝固组织发生了由原始的树枝晶向球状组织的转化,同时晶粒发生明显细化.分析认为,由于电脉冲处理作用,合金熔体结构发生了改变,使熔体中Pb的活度提高,进而引起溶质平衡分配系数的变化,导致凝固前沿的溶质富集减轻,溶质分布情况发生改变,促使树枝晶向球状组织转化,并且使凝固组织发生细化.     

三元Fe-Sn-Ge和Cu-Pb-Ge偏晶合金相分离与快速凝固研究

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了三元Fe-43.9%Sn-10%Ge和Cu-35.5%Pb-5%Ge偏晶合金的相分离与枝晶生长特征, 实验中分别获得了245和257 K的最大过冷度. 两种合金熔体均发生液相分离, 快速凝固组织呈现出显著的宏观偏析. X射线衍射分析表明, Fe-43.9%Sn-10%Ge合金的凝固 组织由α-Fe 和(Sn)固溶体以及 FeSn 和 FeSn₂金属间化合物等四相组成, 而Cu-35.5%Pb-5%Ge合金的凝固组织由(Cu)和(Pb)两相组成. 在快速偏晶凝固过程中, α-Fe 和(Cu)相均以枝晶方式生长, 并且深过冷条件下皆发生了“枝晶®偏晶胞”转变. 实验发现, α-Fe 和(Cu)相的枝晶生长速度都随过冷度的增大呈现出指数函数变化规律.     

匀晶系Sb_(95)Bi_5合金熔体的液态结构变化规律与机理研究

利用液态金属X射线衍射仪和液态金属电阻率测量设备,分析了不同温度下Sb95Bi5合金的熔体结构、团簇相关半径以及Sb95Bi5合金熔体在降温过程中电阻率随温度的变化规律。实验结果表明,Sb95Bi5合金熔体的原子团簇相关半径在700~675℃之间发生了明显的变化,电阻率温度系数在698℃也发生了相应的变化,表明合金熔体在该温度范围内发生了液态结构的变化,这是由于该熔体中原子团簇在降温过程中发生Peierls形变所致。