均勻磁場下深過冷Ni5Si2-Ni2Si共晶合金的生長速率和組織演變.pdf

1、化合物-化合物共晶合金由于其潛在的應(yīng)用價值而受到越來越多的關(guān)注。但是，人們對其組織演變過程的認識還不夠深入。通過研究晶體的生長速率與凝固組織的演變關(guān)系，也許能夠解決這個問題?？紤]到磁場可以控制合金熔體內(nèi)的對流，進而影響晶體的生長速率與凝固組織，因此本實驗將在無磁場和不同均勻磁場條件下展開研究。
　　本文選擇Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金以及Ni68.7Si31.3過共晶合金為模型合金，采用玻璃

2、熔融凈化的方法獲得了均勻磁場中合金熔體的深過冷，均勻磁場強度為0～6T;采用電磁懸浮的方法實現(xiàn)了三種合金的淬火實驗。利用單色紅外測溫儀測量合金樣品的表面溫度，從而得到合金熔體的過冷度;同時利用高速攝影機記錄合金樣品的再輝過程，通過三維動畫模擬軟件重現(xiàn)熔體的再輝過程，計算出過冷熔體中的晶體生長速率;并對不同過冷度下合金的凝固組織進行了研究。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)無磁場條件下，在中小過冷度范圍內(nèi)，Ni69.7Si30.3共晶

3、合金、Ni68.7Si31.3過共晶合金的晶體生長速率增加較為緩慢;在過冷度增加到△T=80K左右時，由于發(fā)生了明顯的溶質(zhì)截留現(xiàn)象，晶體生長速率突然增大，幾乎呈指數(shù)函數(shù)增長。Ni70.7Si29.3亞共晶合金生長速率隨過冷度增大而增加，但生長趨勢沒有發(fā)生突然變化情況。
　　(2)無磁場條件下，隨著過冷度的增大， Ni69.7Si30.3共晶合金凝固組織由規(guī)則的層片組織變?yōu)橥耆闯９簿?，生長方式為兩相共生生長;Ni70.7Si29.

4、3亞共晶合金凝固組織由近平衡凝固的亞共晶組織變?yōu)榉瞧胶饽痰闹ЫM織，生長方式為γ-Ni5Si2枝晶單相生長;Ni68.7Si31.3過共晶合金凝固組織由近平衡凝固過共晶組織變?yōu)橹械冗^冷度下的反常共晶組織，最后變?yōu)榇筮^冷度下的非平衡凝固的枝晶組織，生長方式為小過冷度時δ-Ni2Si枝晶單相生長，中等過冷度時進入共生區(qū)內(nèi)共生生長，大過冷度時δ-Ni2Si枝晶單相生長。
　　(3)在0～6T磁場條件下，在中小過冷度范圍內(nèi)，隨著磁場強度

5、的增大，Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金和Ni687Si31.3過共晶合金的晶體生長速率均先減小后增大，在B≈3T時達到最小;并且亞共晶合金晶體生長速率最大，共晶合金的晶體生長速率最小。大過冷區(qū)域均勻磁場對生長速率無明顯的影響。磁場對發(fā)生明顯溶質(zhì)截留時的臨界過冷度無明顯影響。
　　(4)均勻磁場條件下，隨過冷度的增大，Ni69.7Si30.3共晶合金凝固組織由中等過冷度條件下反常共晶和尚未碎斷完

6、全的共晶組織變?yōu)榇筮^冷度下的完全反常共晶;Ni70.7Si29.3亞共晶合金凝固組織由中等過冷度時粗大的樹枝晶和枝晶間共晶變?yōu)橥耆闹ЫM織;Ni68.7Si31.3過共晶合金凝固組織由中等過冷度條件下粗大的反常共晶顆粒和尚未碎斷的規(guī)則共晶組織變?yōu)橥耆闯９簿ЫM織。
　　(5)分析認為，當(dāng)磁場強度小于3T時，均勻磁場可有效抑制Ni69.7Si30.3共晶合金、Ni70.7Si29.3亞共晶合金以及Ni68.7Si31.3過共晶合金