對流作用下合金定向凝固組織及凝固界面形貌.pdf

1、在實際凝固體系中，由于種種原因液相中不可避免出現流動，凝固過程中的液體流動按其產生原因可分為自然對流、強迫對流及亞傳輸過程引起的對流。凝固過程中的熔體流動對晶體生長和材料性能有著重要影響，成為材料科學領域內一個研究熱點。本文主要研究自然對流和強迫對流等熔體流動條件下的合金定向凝固組織演化規(guī)律，從而考查熔體流動對凝固過程的影響。 1.首先通過內外試樣的同心嵌套設計，并改變內外試樣的尺寸來調整熔體中的自然對流強度，在垂直Bridgm

2、an定向凝固裝置上開展了定向凝固試驗，研究自然對流對Al-4.5wt％Cu合金定向凝固組織的影響。結果表明溫度梯度和抽拉速率均相同的定向凝固試樣，尺寸較大試樣的組織呈規(guī)則胞狀或樹枝狀時，對應尺寸較小試樣組織胞晶尖端發(fā)生分叉或雜亂樹枝狀，尺寸較小的試樣液-固界面穩(wěn)定性較差。分析認為其主要原因是較小試樣尺寸限制了液相中自然對流致使溶質原子液-固界面處大量富集，從而增大了液-固界面前沿成分過冷導致的。 2.其次，通過在定向凝固過程強制

3、正反轉坩堝，研究強迫對流對60Si2MnA合金凝固組織的影響。結果表明定向凝固過程施加正反轉的試樣一次枝晶的生長方向發(fā)生偏轉，不再平行于熱流方向，試樣液-固界面前沿的糊狀區(qū)明顯變短，試樣一次枝晶間距也明顯較小，液-固界面穩(wěn)定性變得更好。分析認為其主要原因是正反轉引起金屬熔體中強烈的對流，降低了凝固界面前沿溶質富集程度，減小了凝固時胞枝晶尖端的成分過冷，以及凝固過程中液相熔體里的熱會被大量輸送到生長界面前沿，促使凝固界面前沿溶液溫度梯度G