亞快速定向凝固Al-Cu合金界面形態(tài)演化規(guī)律.pdf

1、亞快速定向凝固是指：相應(yīng)冷速約為1-10<'3>K/s的凝固過程。該凝固生長過程在溫度梯度G<,L>=100K/cm條件下，其界面定向凝固生長速率為10<'4>-10<'1>m/s。這是一個介于亞平衡慢速生長和遠離平衡快速生長間的過渡區(qū)，凝固體系的界面形態(tài)和穩(wěn)定性等重要特性都有轉(zhuǎn)折性變化。如界面形態(tài)發(fā)生由低速生長時的平界面→粗胞晶→發(fā)達枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)閬喛焖偕L時的細枝晶→細胞晶→絕對穩(wěn)定平界面?？焖倌碳夹g(shù)由于其廣闊的應(yīng)用前景，近年來快速凝

2、固組織形態(tài)的研究工作也取得了許多重要進展。相對而言，從低速凝固至快速凝固之間的亞快速凝固范圍，其組織形態(tài)的研究工作，無論從理論上還是實驗上都很缺乏。 本文選擇Al-4wt﹪Cu、Al-0.85wt﹪Cu固溶體合金，在以Bridgman法為基礎(chǔ)設(shè)計而成的高溫度梯度定向凝固裝置上，通過嚴格控制實驗參量下的系統(tǒng)試驗并結(jié)合理論分析，研究了固溶體二元合金在亞快速定向凝固區(qū)間凝固界面形態(tài)的演化規(guī)律。本文所取得的主要成果有： 1．以B

3、ridgman法為基礎(chǔ)，設(shè)計了高溫度梯度定向凝固裝置，并進行調(diào)試，解決了實驗設(shè)備在安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的試樣不完整、坩堝破裂等問題。該裝置的性能達到了實驗要求。 2．采用在模殼側(cè)面不同位置插入熱電偶的方法測定了實驗裝置的溫度梯度，發(fā)現(xiàn)在抽拉速率不變的情況下，試樣溫度梯度隨爐體溫度的升高而增加；在爐溫不變的情況下，隨抽拉速率的從5μm/s增加到300μm/s，1000℃時的溫度梯度從137K/cm下降到92K/cm。 3．考

4、察了Al-4wt﹪Cu合金亞快速定向凝固組織形態(tài)隨生長速度變化的選擇規(guī)律。隨著生長速度的增大，凝固組織形態(tài)呈現(xiàn)出平界面→粗胞晶→發(fā)達枝晶的變化。得出合金的平胞轉(zhuǎn)變速率在3btm/s-4μm/s之間，胞枝轉(zhuǎn)變速度在30μm/s-100μm/s之間，獲得了胞／枝晶一次間距隨生長速度變化的實驗規(guī)律，實驗結(jié)果與Hunt-Lu數(shù)值模型比較表明，在枝晶范圍實驗結(jié)果和理論模型差別較大，而在胞晶范圍實驗結(jié)果和理論模型則吻合較好。 4．考察了不同