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Investigation of the Heterogeneous Nucleation on Fractal Surfaces

材料科学技术（英文）

关键词: 分形表面 , 异质形核 , 异相成核 , 成核行为 , 分形特征 , 分形维数 , 润湿系统 , 分形粗糙面

Al、Zn元素对镁合金的晶粒细化机理分析

王春建 , 金青林 , 周荣 , 蒋业华

稀有金属材料与工程

从"结晶游离"的角度研究了Al、Zn元素对镁合金晶粒的细化机理,建立了一类可用于评估"游离晶"对合金组织细化能力的数学模型.分析结果表明,Mg-Al合金中的游离晶对合金组织的细化能力高于相同溶质浓度的Mg-Zn合金,并且溶质浓度越高,游离晶的细化能力差别越大,这可能是导致相同浓度的Mg-Al合金晶粒尺寸更加细小的主要原因.

关键词: 镁合金 , 晶粒细化 , 异质形核 , 粘度

Al-4.99Zr-1.1B合金的显微组织及其对AZ31镁合金的晶粒细化作用

王顺成 , 甘春雷 , 黎小辉 , 郑开宏 , 戚文军

稀有金属材料与工程

采用K2ZrF4、KBF4混合粉末与铝熔体原位合成方法制备了Al-4.99Zr-1.1B合金,利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜,研究了Al-4.99Zr-1.1B合金的显微组织及其对AZ31镁合金的晶粒细化作用.结果表明:Al-4.99Zr-1.1B合金中含有大量细小的ZrB2粒子.随着Al-4.99Zr-1.1B合金添加量的增加,AZ31镁合金的a-Mg晶粒逐渐细化,晶间β-Mg17Al12相从网状转变成细小块状.添加0.6％的Al-4.99Zr-1.1B合金,可使AZ31镁合金的a-Mg晶粒从170 μm细化到45 μm.ZrB2粒子作为a-Mg晶粒的异质形核核心使a-Mg晶粒得到细化.

关键词: Al-Zr-B合金 , AZ31镁合金 , 晶粒细化 , 异质形核

锆和稀土元素细化Al-Mg合金铸态组织的机理探讨

苏婕 , 肖于德 , 黎文献 , 吴永玉

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2005.01.014

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段研究了在Al-Mg合金中同时添加等量的稀土元素(La,Er)和Zr后合金的铸态组织,发现枝晶网胞尺寸明显减小,晶粒细化,同时有细小的Al3Zr粒子分布于晶内,而Al-RE化合物集中分布于晶界处.存在两种细化机制,生成的Al3Zr质点在凝固过程中起非均质形核的作用,稀土加入引起凝固过程中溶质再分配造成固液界面前沿成分过冷度增大.

关键词: 铝合金 , 细化晶粒 , 异质形核 , 成分过冷

微量Sc,Er对Al-Cu-Mg-Zr合金铸态组织的影响

李云涛 , 刘志义

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.2.001

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和XRD物相定性分析研究了添加微量Sc和Er对Al-Cu-Mg系合金铸态组织的影响以及作用机制.结果表明:Er,Sc能不同程度细化合金铸态组织.合金中添加Sc元素细化合金铸态组织的机制为凝固时形成的均匀分布的Al3(ScxZr1-x)质点成为αAl结晶时理想的异质核心,起到显著的晶粒细化作用.Er在合金中主要以Al8Cu4Er分布于晶界,并没有观察到Er和Zr元素的交互作用；凝固过程中,Er元素聚集在固液界面前沿,增大了凝固前沿的液相成分过冷度,抑制枝晶生长,从而细化晶粒.

关键词: Al-Cu-Mg-Zr合金 , 微合金化 , 铸态组织 , 异质形核

Au液异质形核价电子模型与基底触媒效用

梁高飞 , 宋长江 , 刘向阳 , 许振明 , 李建国

稀有金属材料与工程

异质形核是凝固领域的核心问题之一,界面共格对应理论无法解释金液滴异质形核过程中ZrC,TiC,TiN等基底的触媒作用优于TiO的现象.利用余氏"固体与分子经验电子理论"以及程氏"改进的TFD模型中表面电子密度相等的边界条件",分析表明界面共格对应并不是有效触媒基底的本质要求;在Tillen静电作用理论基础上,建立了Au液凝固异质形核价电子模型与基底触媒效用判据,据此分析了ZrC,TiC,TiN,TiO基底对Au液滴异质形核的触媒效用,与实验结果吻合.

关键词: 金 , 异质形核 , 凝固 , 触媒 , 价电子

碳质孕育法对AZ91合金的晶粒细化研究

王春建 , 金青林 , 蒋业华 , 周荣

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.04.009

研究了不同添加量、不同孕育温度、不同孕育时间时,C2Cl6对AZ91合金的晶粒细化效果,对碳质孕育法的细化机制进行了讨论与分析.结果表明,C2Cl6的细化效果随着添加量的增加而增加,但当其添加量超过0.1%时,晶粒细化效果变化不大;C2Cl6的细化效果随着孕育温度的升高而增加,当孕育温度超过740℃时,晶粒细化效果变化不大;但是C2Cl6的细化效果基本不受孕育时间的影响.C2Cl6细化效果的变化表明,碳质孕育法的细化机制更有可能与碳的溶解有关,而与碳、铝反应生成Al4C3异质晶核的假设关联不大.

关键词: 晶粒细化 , Al4C3 , 异质形核 , AZ91

Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和性能的影响

陈晶阳 , 关绍康 , 林敦文 , 王利国 , 李建国

中国有色金属学报

研究了Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明:当Al3Ti4B加入量小于0.3%(质量分数)时,合金的平均晶粒尺寸显著减小;当Al3Ti4B加入量为0.3%时,合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由未变质合金的135μm细化到30 μm,合金拉伸力学性能和耐腐蚀性能最好;当加入量超过0.3%时,晶粒粗化;具有密排六方结构的高熔点化合物Tm2(靠=2 980℃)和AlB(%=980℃)均可作为一Mg的异质核心,大量异质结晶核心的存在是导致α Mg晶粒细化的主要原因.

关键词: Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金 , Al3Ti4B , 晶粒细化 , 异质形核

Mn元素在Mg-Zn-Mn合金中演变形式和作用的研究

张丁非 , 石国梁 , 赵霞兵 , 齐福刚

材料导报

利用透射电子显微镜(TEM)研究了Mg-6％(质量分数,下同)Zn-1％ Mn(ZM61)镁合金中Mn在不同状态下的存在形式和作用.结果表明,铸态组织中大多数Mn固溶于基体中；均匀化处理以后,组织中析出少量细小的α-Mn颗粒；挤压和固溶时大部分Mn以形状规则的α-Mn颗粒的形式析出,主要有3种形态,即规则多边形(以六边形为主)、球状和棒状.通过高分辨透射电子显微分析发现,α-Mn颗粒与α-Mg基体之间存在共格界面关系((1010)α-Mg//(301)α-Mn,[1216]α-Mg//[123]α-Mn).研究还发现α-Mn颗粒可以作为时效过程中MgZn2相的异质形核核心,但依附α-Mn颗粒形核的MgZn2相都较粗大.根据二维晶格错配度“Bramifit模型”计算得出,当α-Mn颗粒与MgZn2之间存在位向关系((200)α-Mn//(1010)MgZn2,[012]α-Mg//[1213]MgZn2)时,二者之间的晶格错配度仅为2.14％,且高分辨显微分析也发现α-Mn颗粒(200)面与MgZn2的(1010)呈共格关系.

关键词: Mg-6％Zn-1％Mn , α-Mn颗粒 , 界面关系 , 晶格错配度 , 异质形核

铝晶粒细化剂AI-STi-1B合金的晶粒细化机理

王顺成 , 徐静 , 王海艳 , 郑开宏 , 戚文军

材料导报

分别采用Al-5Ti-1B、Al-10Ti、Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,比较了TiAl3、TiB2和AlB2对纯铝的晶粒细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜研究了Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理.结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相.单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相.Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理为TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用;部分Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒起到晶粒细化作用.

关键词: 晶粒细化剂 , Al-5Ti-1B合金 , 异质形核 , 细化机理