定向凝固下共晶合金中相的竞争生长

通过讨论定向凝固下共晶合金中各相的凝固界面温度, 获得了共晶组织凝固的速率区间. 分析了有初生相下不同凝固速率中共晶凝固组织对应的固相成分, 给出了共晶合金出现共晶晕圈组织和同时存在α 相、β 相和(α+β)共晶三者竞争生长的凝固条件. 对Sn-Pb和Al-Si共晶合金的计算结果表明, Sn-Pb共晶合金定向凝固下不存在α相、β相和(α+β)共晶三者同时竞争生长的凝固组织, 也不存在共晶晕圈组织, 但Al-Si共晶合金中这两类组织都有可能存在, 数值计算结果与实验结果基本吻合.     

熔体过热对Sn—Bi40合金熔体结构转变及凝固组织的影响

以Sn－40wt％Bi合金为研究对象,探索了其在不同温度下恒温过程熔体电阻率随时间的变化规律,以及不同熔体状态与凝固行为及组织的关系．结果显示：在一定的临界温度以上,熔体保温相应时间后电阻率发生异常变化,提示熔体发生了结构变化;且随过热温度的提高,熔体结构转变所需“孕育期”愈短,转变速度愈快．凝固实验表明,一定过热度及相应保温时间所引起的熔体结构状态不同,导致凝固过冷度增大、晶粒明显细化且形态也发生改变．进一步的探索还表明,对应特定保温时间,凝固过冷度在一定的熔体过热温度下出现最大值．对上述现象的作用机理进行了简要的分析讨论．     

强磁场下不同溶质含量过共晶Al-Ni合金凝固组织中Al3Ni初生相的定向排列

在不同溶质元素含量的过共晶Al-Ni合金的凝固过程中施加均恒强磁场,研究了Al-Ni初生相的定向排列行为．结果发现,均恒磁场能够使Al3Ni初生相均匀分布．而且,在平行于磁场方向的截面上Al3Ni初生相沿垂直于磁场方向发生定向排列,呈相互平行的链条状组织．但是,Al-Ni初生相晶体取向和定向排列是不同的,当初生相发生晶体取向时,却不一定发生定向排列．当溶质元素含量增大时,发生定向排列的Al3Ni初生相的量会明显减少．分析认为,合金中Ni溶质元素含量越低,磁场强度对溶质浓度场的影响越显著,Al3Ni初生相的定向排列效果越好．     

Mg和Ag元素对二元Al-Cu合金时效析出的影响

研究了微量Mg和Ag元素对二元Al-Cu合金时效析出的影响. 研究表明, 单独加入Mg或Ag元素没有显著地改变合金的时效析出相, 但影响了析出相的形核速率和生长速率. 然而, 当Mg及Ag元素共存于二元Al-Cu合金时, Mg和Ag元素相互吸引强烈, 在Al基体{111}面形成原子簇. 这种原子簇促进了Cu原子沿基体(111)面的偏聚与非均匀形核, 降低了给基体带来的晶格畸变能, 从而使得Mg原子簇成为Ω相的优先形核区域, 抑制了θ′相的形核.     

多元Ti-Cu基合金非晶形成过程的分子动力学模拟与落管实验研究

采用DeePMD计算方法和落管快速凝固实验技术,研究了液态Ti_41.5Cu_37.5Ni_7.5Hf₅Sn₅Zr_2.5Si合金的非晶凝固机制.分子动力学计算结果显示,液态合金原子的总第一近邻配位数随系统温度的降低而增加,而Ti原子的第一近邻原子数则随着温度的降低而减少.同时,随着系统温度的降低,液态合金中二十面体和类二十面体团簇的数量显著增多,但中心Ti原子的比例却发生了衰减.在非晶凝固过程中, Ti原子表现出与大尺寸原子的弱亲和性和对二十面体团簇的弱构建性.在自由落体实验中,合金液滴所能达到的过冷度随液滴直径的减小而增大,其凝固组织主要由少量的富Cu相、极细的非规则(Ti₂Cu+TiCu)共晶和非晶相组成.当合金液滴直径减小至566μm时,合金凝固组织中开始出现非晶相,相应的临界过冷度?T_C为312 K (0.27TL).非晶相体积分数随着液滴尺寸的减小而增大.如果合金液滴直径小于317μm,晶体相的形核与生长被完...     

微重力下环境压力和辐射再吸收对火焰沿薄燃料表面传播的影响

当环境气体不具备辐射特性时(例如环境气体为O2-N2), 在较小的环境压力下, 火焰向燃料表面的热传导是火焰传播的主要驱动力. 但随着环境压力的增大, 火焰传播速度越来越大, 火焰对燃料表面的热辐射逐渐成为火焰传播的主要驱动力之一. 当环境气体具有较强的辐射特性时(例如环境气体为O2-CO2), 在较小的环境压力下, 火焰前沿环境气体的辐射再吸收将强化火焰对燃料表面的传热、热辐射和热传导在火焰传播机理中均起重要作用. 随着环境压力的增大, 氧气向火焰的扩散加强, 燃烧反应加剧, 火焰传播加速. 当环境压力大于一定值时, 进一步增大环境压力, 环境气体的辐射再吸收使火焰对燃料表面的热辐射减弱. 因此, 火焰传播速度反而随着环境压力的增大而减小, 火焰向燃料表面的热传导逐渐成为火焰传播的主要驱动力.     

定向凝固界面形态演化及其稳定性的相场法研究

采用B—S相场模型研究了二元合金定向凝固过程中抽拉速度和温度梯度两种凝固参数对界面形态演化、溶质分布、溶质截留及界面稳定性的影响．模拟结果再现了随抽拉速度和温度梯度的变化凝固界面形态发生深胞→浅胞→平界面的演化过程，比较了不同抽拉速度和不同温度梯度下一次间距、沟槽深度以及有效溶质分配系数等参数，预测了高抽拉速度和高温度梯度条件下的绝对稳定性，模拟结果与M—S稳定性理论吻合良好．     

旋转磁场对Pb-Sn合金凝固组织的影响

对比研究了常规条件下和旋转磁场条件下Pb-50%Sn, Pb-58%Sn亚共晶合金和Pb-64%Sn, Pb-68%Sn过共晶合金凝固组织的形貌特征, 发现旋转磁场具有消除宏观偏析、碎断和细化枝晶、加快固液界面的溶质扩散速度以及在合金中产生团状组织等作用. 分析认为宏观偏析的消除、枝晶的碎断和细化以及溶质扩散速度的增大主要是由旋转磁场引起的熔体内部复杂流动导致的, 而团状组织的出现主要是由熔体流动引起的浓度场和温度场均匀化导致的.     

Al-Ag-Ge合金熔凝过程中液相流动机制与旋涡组织形成的相关规律研究

采用电磁悬浮、感应熔炼、电弧熔炼和电阻熔炼等四种实验技术,并结合有限元数值模拟方法,系统地研究了Al₇₀Ag₂₀Ge₁₀合金的液相流动规律与凝固机制.与常规慢速凝固情况不同, Al₇₀Ag₂₀Ge₁₀合金在这四种实验条件下均能形成一种特殊的旋涡状凝固组织,旋涡组织的形成受到凝固前熔体内的液相流动与冷却速率的影响.在电磁悬浮与感应熔炼过程中洛伦兹力驱动熔体内的湍流流动,电弧熔炼过程中的湍流流动主要由电弧力引起,在电阻熔炼方式中则受表面张力与浮力驱动引起熔体内的层流流动.在快速流动的作用下, Ag₂Al相领先于近平衡条件下的(Al)相首先形核并以亚稳的旋涡状枝晶形态生长,在生长过程中保留了合金熔体的流场运动形态.当冷却速率增加时亚稳Ag₂Al枝晶快速生长,凝固组织中的旋涡密度随之增加.随流场驱动力增强,亚稳Ag₂Al枝晶生长的曲率半径减小,旋涡组织中各相之间的竞争形核与生长更加显著,最终旋涡组织...     

稀贵金属合金系相结构与相关系在热力学计算的研究动态

本文介绍了合金中相的类型与作用,及稀贵金属相结构的研究现状与发展趋势,从研究内容和计算方法方面对存在的问题进行了阐述.提出:(1)贵金属合金相结构的电子、原子层次的结构特征以及相结构的稳定性和形成机制与控制因素;(2)稀贵金属合金相的晶格动力学,热力学性能,热学性能,力学性能及其作为增强相对基体材料性能的影响与其电子、原子结构的关联等研究重点领域及采用的解决方法,并对发展前景进行了展望.     

超声凝固条件下二元Al-12.6%Si共晶合金的组织演变机制研究

在三维高强超声场中实现了二元Al-12.6%Si共晶合金的动态凝固过程,探索了其组织演变机制.结果表明,静态凝固条件下形成典型的共晶组织,其中(Si)相呈不规则薄片状,而α(Al)相为枝晶状.三维超声作用下,空化引起熔体过冷和声流改变温度场和溶质场的分布特征,使两共晶相独立形核,从而形成离异共晶组织.超声的高频振动效应增加了(Si)相的孪晶生长几率,导致大量交错孪晶(Si)相产生.由于超声降低了两相之间的界面能,共晶组织平行生长取向程度升高,同时其显微硬度显著提高.     

铁基有序合金的结构转变对塑性行为的影响

以存在二级有序转变的铁基固溶体为背景,分析了有序结构中对位错组态、位错内反相畴界结构、部分位错滑移行为等对固溶体塑性影响的机制.以变形引起结构无序化为基础,阐述了有序固溶体变形软化和退火硬化的原理.分析认为,以适当合金化的方式降低反相畴界能、或将高温无序状态保留到低温都可以提高部分位错独立滑移的能力,进而明显提高固溶体的低温塑性.相关机制也可用于提高其他金属基有序固溶体的低温塑性.     

Fe-Mn-C合金中的C-Mn偏聚及其对相变和形变的影响

采用价电子结构理论计算、微观成分的实验测定和TEM原位动态拉伸变形试验,研究了Fe-Mn-C合金中的C-Mn偏聚及其对相变和形变的影响.结果表明,Fe-8Mn-1.2C合金奥氏体中含C-Mn晶胞的n_A值是不含C晶胞的3.98倍,是含C晶胞的1.40倍;含C-Mn晶胞的n_C~D值是含C晶胞的2.21倍;在Fe-Mn-C合金奥氏体中存在C-Mn原子的微观偏聚,并形成了由-C-Mn-C-Mn-强键络相联结的Fe-Mn-C原子团偏聚区;散乱分布于Fe-Mn-C合金奥氏体中的Fe-Mn-C原子团偏聚区能有效地束缚原子的运动、阻滞滑移系的启动和阻碍位错的运动,强烈影响合金的相交和形变行为.     

螺旋槽管污垢特性及其影响因素的实验研究

本文对6种螺旋槽管在不同条件下进行了污垢特性实验,考察了冷水硬度、温度及结构参数对螺旋槽管污垢特性的影响．实验表明,冷水温度降低时,螺旋槽管的污垢热阻随之降低．当增加冷水硬度时渐近污垢热阻也随之增加,但增至某硬度时渐近污垢热阻出现降低现象．螺旋槽管几何参数对污垢热阻有显著影响,槽深增加和螺距减小会使污垢热阻呈现降低趋势．在本文研究范围内,小螺距大槽深的螺旋槽管具有最低的渐近污垢热阻．     

支取发射电流过程对热阴极温度影响的研究

从理查森方程出发，分析了阴极温度的变化对阴极饱和发射电流密度的影响，提出了研究阴极工作状态对阴极初始温度影响的重要性。对热阴极支取电流时造成阴极温度下降的现象进行了实验研究和机理分析。实验表明阴极在支取2．92A／cm^2的电流时将会使阴极温度下降30℃左右。用热电子发射理论对实验结果进行了分析，推导出阴极温度随支取发射电流变化的关系公式。从公式出发分析了影响阴极温度下降的各种因素，并对其影响进行了理论分析，分析结果与实验非常相符。     

pH对无机陶瓷膜微滤中药水提液膜过程的影响研究

目的研究中药水提液pH的变化对无机陶瓷膜微滤中药水提液膜过程的影响。方法调节甘草水提液的pH值为2、3、4、5、6、7、8,在温度、压力、膜面流速恒定的条件下分别过0.2μmAl2O3无机陶瓷膜,测定不同pH的甘草水提液的膜稳定通量及指标性成分甘草酸的转移率。结果不同pH条件下的甘草水提液的膜稳定通量及指标性成分甘草酸的转移率随着pH的增大有逐渐增大的趋势.在pH=4左右显著增加,pH=7时膜稳定通量最大,甘草酸的含量最高,pH=8的甘草酸转移率最高。结论pH值对无机陶瓷膜微滤甘草水提液的膜过程有很大的影响。