均勻磁場下Ni-Si合金過冷熔體中的枝晶生長動力學(xué).pdf

1、在金屬凝固領(lǐng)域，枝晶是金屬鑄件中常見的組織形貌。枝晶生長過程影響材料的微觀組織和力學(xué)性能，所以研究其生長動力學(xué)有著重要的意義。前人的研究表明，熔體中的枝晶生長會受到熔體中的對流影響。本文通過施加不同強度的均勻磁場改變過冷熔體中的對流環(huán)境，旨在對固溶體型合金的枝晶生長動力學(xué)進行實驗研究，并通過理論模型進行分析。
　　本文首先采用熔融玻璃凈化的方法實現(xiàn)了均勻磁場中Ni95Si5合金和Ni90Si10合金熔體的深過冷和快速凝固。利用高速

2、攝影機記錄合金樣品的再輝過程，同時利用單色紅外測溫儀測量合金樣品的表面溫度，通過三維動畫模擬軟件重現(xiàn)熔體的再輝過程，計算出過冷熔體中的枝晶生長速率。采用修正后的LKT/BCT理論模型分析了0～6T磁場條件下兩種合金熔體中的枝晶生長動力學(xué)。獲得的主要結(jié)論如下：
　　1.Ni95Si5合金和Ni90Si10合金的枝晶生長速率都隨過冷度的增大而增大，并且在兩種合金熔體中都發(fā)生了溶質(zhì)截留現(xiàn)象。在溶質(zhì)截留現(xiàn)象明顯發(fā)生的過冷度條件下，枝晶生長

3、速率增長變緩，枝晶生長主要由擴散控制。當(dāng)過冷度大于臨界過冷度時，發(fā)生完全的溶質(zhì)截留現(xiàn)象，枝晶生長速率呈線性形式增長，枝晶生長由熱控制。兩種合金發(fā)生完全溶質(zhì)截留的臨界過冷度分別是△T*=196K和△T*=206K，磁場對其無明顯影響。
　　2.在0～6T的磁場范圍內(nèi)，Ni95Si5合金的枝晶生長速率大于Ni90Si10合金的枝晶生長速率。均勻磁場對中小過冷度范圍內(nèi)的枝晶生長速率具有明顯的影響。隨磁場強度增加，Ni95Si5合金和Ni

4、90Si10合金的枝晶生長速率都先減小后增大，在磁場強度B=3T時最小。在大過冷度范圍內(nèi)，均勻磁場對枝晶生長速率沒有明顯的影響。
　　3.分析認(rèn)為，當(dāng)磁場強度小于3T時，均勻磁場可有效抑制Ni95Si5與Ni90Si10合金熔體中的對流，使Ni95Si5與Ni90Si10合金的生長速率降低;當(dāng)磁場強度大于3T時，由于熱電磁對流效應(yīng)的增強，Ni95Si5與Ni90Si10合金熔體的枝晶生長速率又緩慢增大。相比而言，磁場對Ni90Si