康智强
,
王恩刚
,
张林
,
李贵茂
,
左小伟
,
赫冀成
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2010.05.004
基于Al-Bi过偏晶合金凝固通过难混溶区阶段产生的液-液相分解及分离的运动行为,采用两相体积平均法,对质量、动量、能量、组分及液滴密度守恒方程进行数值模拟,计算中考虑了形核、扩散长大、Stokes运动及Marangoni运动等多种复杂物理现象的耦合作用,分析了两相运动速度、第二相尺寸分布、第二相体积分数分布以及液滴密度分布对过偏品合金凝固的显微组织演变及宏观偏析的影响.结果表明,过偏晶合金凝固过程中显微组织演化在不同阶段的主要影响凶素不同:凝固初始阶段主要以形核和扩散长大为主;凝固中期和后期第二相迁移运动行为将逐渐占主导作用.凝固过程中,铸件顶角位置首先获得过冷度驱动形核,并以较快的形核速率达到最大形核密度.随着凝固过程不断地进行,第二相小液滴受到的Marangoni力约为Stokes粘滞阻力的两倍,开始由铸件顶角和边缘低温区向中心高温区聚集.凝固时间为1 s时,铸件顶角和边缘第二相小液滴的牛长直径和第二相体积分数大于铸件中心位置,而凝固时间为5和7 s时,第二相小液滴直径随铸件中心距离变化的曲线斜率随凝固过程的进行而逐渐变缓,长大速率逐渐变慢.
关键词:
材料学
,
组织演变
,
数值模拟
,
Al-Bi过偏晶合金
康智强
,
王恩刚
,
张林
,
李贵茂
,
左小伟
,
赫冀成
功能材料
基于二元Al-Bi偏晶合金难混溶区间凝固过程的液-液相分解及分离机制,采用欧拉法求解该合金显微组织演化的数学模型.该模型考虑了实际凝固过程中导致第二相宏观偏析的诸多复杂因素,包括形核、扩散长大、Stokes运动、Marangoni运动及重力沉降的影响.模拟结果表明,无重力条件下Marangoni力驱动L2相小液滴向中心高温区迁移,而重力条件下却呈现轴对称环流运动形式;随着冷却过程的进行,L2相在重力作用下发生沉降聚积,铸件底部L2相体积分数和液滴直径增加显著;与重力条件相比,无重力条件更有利于晶核的形成.
关键词:
Al-Bi难混溶合金
,
凝固
,
模拟
,
显微组织演化
,
宏观偏析
李贵茂
,
王恩刚
,
张林
,
左小伟
,
赫冀成
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00218
在有无磁场条件下进行了Cu-25%Ag(质量分数)合金的凝固实验,研究了强磁场对Cu-25%Ag合金凝固组织中富Cu枝晶内部Ag析出相的影响,测试了合金的硬度和电导率.发现有无磁场条件下,在不同大小的富Cu枝晶内部,Ag析出相的形态和尺寸各不相同,大尺寸富Cu枝晶内部的Ag析出相呈连续的棒状结构,小尺寸富Cu枝晶内部的Ag析出相呈非连续的颗粒状结构.另外,无磁场条件下析出的Ag相数量较多,尺寸较细小;有磁场条件下析出的Ag相数量较少,尺寸较粗大.受到Ag析出相的影响,强磁场条件下合金的硬度降低,电导率升高.对强磁场下Ag析出相的影响机理进行了探讨,并分析了析出相对合金硬度和电导率的影响机制.
关键词:
强磁场
,
Cu-25％Ag
,
Ag析出相
,
硬度
,
电导率
左小伟
,
王恩刚
,
韩欢
,
张林
,
赫冀成
金属学报
研究了强磁场对Fe-49%Sn(质量分数)偏晶合金凝固组织演变及磁性能的影响. 结果表明: 施加强磁场可以显著改变富Fe相枝晶形貌, 进而改善材料的磁性能.在无磁场作用下富Fe相为无方向性的枝晶及网状组织形貌; 随磁感应强度增加, 富Fe相沿平行磁场方向定向排列程度增加, α-Fe的(110)晶面衍射强度增强. 分析认为, 这是由于强磁场诱使晶体磁各向异性能增加, 使得α-Fe枝晶择优取向作用增强. 根据样品磁滞回线计算的磁各向异性能结果与理论分析一致. 另外, XRD分析表明, 有、无强磁场作用下凝固样品的物相均不变, 都由α-Fe, β-Sn,FeSn及FeSn2组成.
关键词:
强磁场
,
Fe-49%Sn
,
monotectic alloy
,
morphology of Fe-rich phase
张林
,
王恩刚
,
左小伟
,
赫冀成
稀有金属
本实验在Cu-80％Pb过偏晶合金凝固过程中添加稀土元素La,研究不同冷却速度下稀土元素在过偏晶合金凝固制备中的作用,并研究施加磁场对Cu-Pb过偏晶合金液-液分离区凝固组织的影响,探讨了磁场下第二相的迁移和分布规律,为均质偏晶合金制备技术的改进提供参考.结果表明,添加La元素可显著降低Cu-80％Pb凝固组织中的宏观偏析,促进第二相颗粒的均匀分布和细化.较快的冷却速度下添加La元素的作用更加明显,偏析程度显著降低,在此冷速下进一步施加1T水平方向磁场,Cu-Pb-La合金凝固过程中宏观偏析得到了抑制,富Cu相颗粒弥散,组织分布均匀.
关键词:
Cu-Pb-La
,
过偏晶合金
,
磁场
,
液-液分离
张兴武
,
左小伟
,
王恩刚
,
赫冀成
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2012.02.011
研究了施加磁感应强度1T的水平磁场对Cu-12％Fe合金凝固过程中Fe枝晶形貌、XRD及显微硬度的影响.表明,施加1T水平稳恒磁场后,Fe枝晶显著细化,这主要是由于洛伦兹力和热磁对流竞争作用的结果；XRD分析的结果表明,Cu(111)晶面和Cu(200)晶面所对应的峰值强度均明显大幅度增加；显微硬度的测试表明由于Fe枝晶的细化致使施加磁场后样品的显微硬度小幅度增加.
关键词:
Cu-Fe合金
,
水平稳恒磁场
,
凝固
,
组织
,
显微硬度
张林
,
王恩刚
,
左小伟
,
康智强
,
赫冀成
材料导报
偏晶系合金具有独特的物理和力学性能,是一类具有重要工业应用前景的合金,长期以来受到了广泛关注.系统介绍了偏晶合金的各种凝固制备方法和研究手段,总结了近期国内外在这一领域的研究新进展,着重介绍了强磁场下均质偏晶合金的制备技术,展望了利用强物理场制备大体积均质偏晶合金的前景,并指出了今后的研究方向.
关键词:
偏晶合金
,
偏析
,
凝固
,
相分离
李贵茂
,
王恩刚
,
张林
,
左小伟
,
赫冀成
材料导报
高强高导Cu-Ag合金是一种具有优良物理性能和力学性能的结构功能材料,具有强度和导电率的良好匹配.从合金的组织、制备工艺、强化机理及导电机理等方面综述了Cu-Ag合金的研究现状,并指出了其进一步发展的前景.
关键词:
高强高导Cu-Ag合金
,
组织
,
制备工艺
,
强化机理
,
导电机理
左小伟
,
王恩刚
,
张林
,
李贵茂
,
赫冀成
材料导报
原位形变铜基复合材料是一类具有广阔应用前景的高性能功能材料.由于其具有良好的高强度、高导电率匹配关系,受到国内外的广泛研究.从不同最终形变工艺、热稳定性、强化机理及导电机理等方面对凝固/形变法制备原位形变铜基复合材料的国内外研究现状进行综述,并指出这类材料的发展趋势.
关键词:
高强度高导电率铜基复合材料
,
原位形变
,
强化机理
,
导电机理
,
热稳定性
李贵茂
,
王恩刚
,
张林
,
左小伟
,
赫冀成
稀有金属材料与工程
在有无磁场条件下进行Cu-25Ag (％,质量分数,下同)合金凝固实验,并对铸锭进行冷拉拔处理,系统的研究强磁场对Cu-25Ag合金凝固组织、拉拔组织以及复合材料电导率的影响.发现有无磁场条件下合金凝固组织和拉拔组织都有所不同.无磁场条件下初生Cu一次枝晶较长,以柱状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向；在试样中部,生长方向与试样轴向夹角约45°；试样下部,生长方向与试样轴向夹角约90°.另外,共晶组织壁厚较薄,两相分布不均匀,片层间距较大.强磁场条件下初生Cu一次枝晶变短,以胞状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向,试样中部和下部,枝晶生长方向与试样轴向夹角约90°.共晶组织壁厚较大,两相分布比较均匀,片层间距较小.冷拉拔后,共晶网状结构被拉长、变细,形成纤维结构,无磁场条件试样中共晶纤维厚度和间距较小,强磁场试样中共晶纤维厚度和间距较大.随着纤维组织厚度不断减小,试样的电导率降低,并且相同变形量下有无磁场条件的试样电导率有所差别.对强磁场下合金凝固组织及拉拔组织影响机理进行了探讨,并分析了纤维组织对复合材料电导率的影响机制.
关键词:
强磁场
,
Cu-Ag合金
,
凝固组织
,
纤维组织
,
电导率
