三元Ag-Cu-Ge共晶合金的快速晶體生長(zhǎng)研究.pdf

1、三元共晶合金的快速凝固規(guī)律研究是材料科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。本文分別采用熔融玻璃凈化法、落管無(wú)容器處理技術(shù)和單輥實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)研究了三元Ag-Cu-Ge共晶合金的凝固組織特征和相組成，揭示了三元共晶合金在深過(guò)冷和急冷條件下的快速凝固機(jī)制和晶體生長(zhǎng)規(guī)律。 熔融玻璃凈化實(shí)驗(yàn)中，三元Ag<,38．5>Cu<,33.4>Ge<,28．1>共晶合金獲得了175 K(0．22T<,E>)的最大過(guò)冷度。在0～175 K過(guò)冷度范圍內(nèi)，凝固組織均由固溶

2、體(Ag)、半導(dǎo)體(Ge)和金屬間化合物η(Cu3Ge)三相組成。小過(guò)冷條件下，三個(gè)共晶相協(xié)同生長(zhǎng)，呈不規(guī)則層片狀。過(guò)冷度較大時(shí)，共晶組織明顯細(xì)化。當(dāng)△T>5．80 K時(shí)，(Ge)相分離生長(zhǎng)，(Ag)與11相呈二相層片共晶方式共生生長(zhǎng)。初生(Ge)相的生長(zhǎng)形態(tài)隨過(guò)冷度的增大，由小面相塊狀向小面相枝晶轉(zhuǎn)變。部分小面相(Ge)枝晶分枝生長(zhǎng)，呈現(xiàn)花狀。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，(Ge)相領(lǐng)先形核。 實(shí)驗(yàn)研究了三元Ag<,38．5>C

3、u<.33．4>Ge<,28．1>合金的落管無(wú)容器快速凝固規(guī)律，獲得最大過(guò)冷度為200 K(0．25<,E>)。小過(guò)冷條件下，合金的凝固組織由初生(Ge)相、(Ag)+η兩相共晶和(Ge)+(Ag)+η不規(guī)則三元層片共晶組成，當(dāng)過(guò)冷度超過(guò)200 K時(shí)，初生相和兩相共晶消失，三元共晶組織明顯細(xì)化。大過(guò)冷條件下出現(xiàn)了球狀共晶團(tuán)。(Ge)相生長(zhǎng)形態(tài)隨著合金過(guò)冷度的變化表明，其生長(zhǎng)方式隨過(guò)冷度的增大，由小面相生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉切∶嫦嗌L(zhǎng)。

4、本文還進(jìn)行了三元Ag<,38.5>Cu<,33.4>Ge<,28．1>共晶合金的單輥急冷實(shí)驗(yàn)，獲得厚17．5μm的薄帶。XRD分析表明，合金薄帶的凝固組織由(Ag)、(Ge)、η和亞穩(wěn)相Ag<,8．7>Ge<,1.3>四相組成。合金凝固組織由均勻的微小晶粒組成。熔池溫度場(chǎng)的理論計(jì)算表明，大的熔體冷卻速率是形成亞穩(wěn)相Ag<,8.7>Ge<,1.3>和凝固組織中晶粒細(xì)化的主要原因。 選用熔融玻璃凈化裝置和落管實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了三元Ag<