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采用高纯铝和硅(＞99.99wt%)配制Al-10%Si二元合金,经三元钠盐变质,研究合金中共晶硅相.结果表明,铝硅合金共晶凝固时,硅相滞后于铝相结晶.进行钠盐变质处理后,共晶凝固时硅相滞后更加明显,并使之由片状转变为纤维状.钠盐变质后的共晶硅中有较多的孪晶,孪晶轴为(111)Si,孪晶方向为(211)Si,共晶两相的位向关系符合[100]Al∥[110]Si.钠盐变质后的共晶硅以孪晶沟槽(TPRE)长大机制进行分枝、细化和弯曲,从而证明孪晶沟槽长大机制是产生变质结构的重要途径.

关键词: 变质处理 , 铝硅合金 , 显微组织 , 钠盐 , 共晶硅

Ti对SPS烧结Nb/Nb5Si3复合材料组织和性能的影响

龙文元 , 尧军平 , 张磊 , 林志斌 , 赵璐

稀有金属材料与工程

以Nb、Si和Ti粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术对Nb-20Si、Nb-20Si-5Ti、Nb-20Si-15Ti和Nb-20Si-24Ti材料进行原位合成.利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的组织结构进行分析,探讨Ti对复合材料组织和性能的影响规律.结果表明,Ti元素的加入使得复合材料中Nb5Si3相转变成(Nb,Ti)5Si3,随着Ti加入量的增加,组织中出现了单质的Ti相,当Ti含量达到24％时,组织中还会出现Nb3Si相；同时Ti的加入会降低复合材料的硬度,提高其高温抗氧化性能.

关键词: SPS烧结 , 原位合成 , 高温氧化 , Nb/Nb5Si3复合材料

W和W-Mo对等离子烧结Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响

熊博文 , 龙文元 , 陈哲 , 万红 , 严有为

稀有金属材料与工程

利用等离子烧结(SPS)技术,对Nb-20Si,Nb-20Si-10W和Nb-20Si-10W-10Mo试样进行了烧结,主要研究了W和W-Mo对Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响.利用扫描电镜(SEM)观察显微组织,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,电子探针微观分析(EPMA)进行成分分析.结果表明:烧结样品相对密度达到99.59%;W可以很好地固溶在Nb/Nb5Si3复合材料中,且显微组织没有变化;W-Mo固溶后显微组织有明显变化,出现了单质Nb相,W和Mo复合固溶的Nb相固溶体,并且有部分Nb固溶在W相中,在Nb5Si3相中没有发现固溶现象.

关键词: 等离子烧结 , 原位合成 , 显微组织 , Nb/Nb5Si3复合材料

非晶合金晶化曲线的研究

李波 , 夏春 , 何可龙 , 龙文元 , 李志远

稀有金属材料与工程

采用静置激光点热源重熔技术,对非晶合金重熔后的晶化特征进行分析.结果表明,热影响区(HAZ)的晶化趋势大于熔化区(MZ),在热影响区和母材的交界位置,合金处于即将晶化而又未晶化的临界状态,晶化曲线与临界位置的热循环曲线相切.根据相切原理,通过数值模拟不同重熔条件下临界位置的热循环曲线,建立了用于直观预测焊接工艺参数的非晶合金Zr48Cu45Al17晶化曲线.

关键词: 非晶合金 , 晶化曲线 , 静置激光点热源 , 数值模拟

镁合金微观偏析相场法定量数值模拟

尧军平 , 李翔光 , 龙文元 , 张磊 , 王法军 , 李文

中国有色金属学报

以AZ91D合金为例，模拟研究镁合金凝固时的溶质分布情况，着重定量分析过冷度ΔT对枝晶尖端前沿最高溶质浓度、枝晶干轴对称中心溶质浓度、枝晶尖端溶质扩散层厚度以及溶质偏析比的影响。模拟结果表明：贫 Al 区主要集中于一次枝晶干和二次枝晶臂的轴对称中心，过冷度ΔT越大，枝晶尖端前沿溶质浓度c*L越高，枝晶干中心溶质浓度*Sc 越高，枝晶尖端前沿溶质扩散层厚度δ越小，偏析比 SR越大，微观偏析越严重，其具体关系分别为c*L1＞c*L2＞c*L3＞c*L4、*S1c ＞*S2c ＞*S3c ＞*S4c 、δ1＜δ2＜δ3＜δ4和SR1＞SR2＞SR3＞SR4。

关键词: 镁合金 , 相场法 , 微观偏析 , 计算机模拟 , 密排六方结构

SPS熔铸工艺制备Nb/Nb5Si3原位复合材料

龙文元 , 夏春 , 陈哲 , 严有为

稀有金属材料与工程

以Nb,Si粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术,原位合成了密实的Nb/Nb5Si3复合材料.利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的组织结构进行了分析,并探讨了材料的结构形成机制.结果表明,合成的材料由近球状的Nb颗粒与Nb-Nb5Si3共晶组织组成;SPS过程中产生的放电等离子体使Si粉及Nb颗粒的表面熔化,熔融的Nb和Si在冷却过程中发生共晶反应而形成Nb-Nb5Si3共晶体,而未反应完的Nb颗粒则均匀分布在共晶组织中.

关键词: 放电等离子烧结 , 原位合成 , 显微组织 , Nb/Nb5Si3复合材料

基于KKS相场模型模拟强迫对流下镁合金枝晶的生长

尧军平 , 李翔光 , 龙文元 , 张磊

稀有金属材料与工程

基于KKS模型,耦合温度场、浓度场、流场和取向场,建立适合hcp晶系镁合金的相场模型,研究强迫对流下镁合金单晶粒和多晶粒生长过程.结果表明:在v=0.02 m/s的水平强迫对流作用下,晶粒上游侧3个方向的一次枝晶臂生长速度明显快于下游侧3个方向的一次枝晶臂,同一时刻上游方向一次枝晶臂最长,上游侧与水平方向成60°夹角的两枝晶臂次之,下游侧与水平方向成60°夹角的两枝晶臂较短,下游方向枝晶臂最短.多晶粒生长时,晶粒间相互影响,不同晶粒的枝晶臂相互碰撞并彼此抑制,最终形成不对称枝晶形貌.将模拟结果与实验结果进行对比表明,镁合金连续形核下多晶粒枝晶形态的模拟结果与实验结果十分相似,从而验证了本文中相场模型的正确性.

关键词: KKS相场模型 , 镁合金 , 强迫对流 , 枝晶生长 , 晶粒取向

放电等离子烧结制备Ti／C叠层材料及其力学性能

李培培 , 龙文元 , 傅正义 , 徐升

复合材料学报

以Ti和C的片状材料为原料，利用放电等离子烧结（SPS）技术烧结制备了具有层状结构特征的Ti／C叠层复合材料，研究了不同烧结温度下的叠层材料的组织形貌和室温力学性能。研究结果表明：随烧结温度的升高，反应层的厚度增大，烧结温度达到1500℃时，反应层的厚度可达到32．6gm，进一步提高烧结温度，将会使Ti发生熔化现象，无法得到Ti／C叠层复合材料。当烧结温度达到1500℃和1510℃，层状复合材料的抗弯强度和断裂功分别达到最大值1571．51MPa和215．09×10^3J／m^2。Ti／C叠层复合材料的裂纹扩展路径主要有裂纹偏转、裂纹并行扩展和裂纹尖端的分叉钝化，这些扩展路径是叠层材料增韧的主要机制。

关键词: 放电等离子烧结 , 叠层材料 , 抗弯强度 , 断裂功 , 增韧机制