Ni-Pd單相合金的深過冷凝固.pdf

1、深過冷技術(shù)的突出優(yōu)點就是能夠在慢速冷卻條件下實現(xiàn)快速凝固。如果熔體形核前的過冷度足夠大，使得再輝后溫度低于固相線溫度，即實現(xiàn)了超過冷，那么在凝固過程中就不存在緩慢凝固階段，快速凝固組織及固相中的溶質(zhì)分布狀況就可以較完整地保留到室溫，這對于驗證和發(fā)展快速凝固理論具有重要意義。 本文用熔融玻璃凈化和循環(huán)過熱相結(jié)合的方法對Ni-Pd單相合金進(jìn)行了過冷實驗，并在某些成分的合金中實現(xiàn)了超過冷凝固。對Ni-Pd單相合金在不同過冷度下凝固后的

2、金相組織進(jìn)行了系統(tǒng)觀察。利用電子背散射衍射技術(shù)分析了晶界位向分布情況，用電子探針分析了凝固組織中的成分分布規(guī)律。對大過冷試樣在再輝后不同時刻進(jìn)行了快淬實驗，分析了大過冷度下凝固時的再結(jié)晶過程。從上述實驗結(jié)果出發(fā)，綜合運用現(xiàn)代凝固理論知識，對過冷Ni-Pd單相合金凝固時的晶體生長行為和組織演化機制及其影響因素進(jìn)行了深入研究。 Ni<,100-x>Pd<,x>(x=25，45.2，45.4)合金由于熔化焓較小，實驗過程中容易獲得超過

3、冷。這些合金在超過冷條件下凝固時晶體仍然以樹枝狀方式生長，且仍然存在溶質(zhì)分凝現(xiàn)象。 具有平衡結(jié)晶溫度范圍的Ni-Pd合金在某一較低的過冷度范圍和較高的過冷度下凝固時，都能發(fā)生顯著的晶粒細(xì)化，形成細(xì)小的等軸晶組織。而在沒有平衡結(jié)晶溫度范圍的Ni<,54.6>Pd<,45.4>合金及純Ni和純Pd中，隨著過冷度的增加，晶粒細(xì)化現(xiàn)象只出現(xiàn)在較高過冷度下。小過冷度下細(xì)化晶粒的內(nèi)部至多只含有一到兩個枝晶臂，且晶界處低熔點組元的含量總是高于

4、晶粒內(nèi)部。大過冷度下細(xì)化晶粒內(nèi)含有發(fā)達(dá)的枝晶亞結(jié)構(gòu)，枝晶亞結(jié)構(gòu)在相鄰晶粒間銜接良好，晶界處低熔點組元的含量并不總是高于晶粒內(nèi)部。當(dāng)用電子背散射衍射技術(shù)分析凝固組織的晶體取向時，發(fā)現(xiàn)小過冷度下細(xì)化晶粒的晶界位向差隨機分布，組織中無孿晶，而大過冷度下細(xì)化晶粒的晶界以大角度晶界為主，同時存在孿生晶界，晶粒內(nèi)部枝晶結(jié)構(gòu)的各次臂取向一致。 實驗和分析結(jié)果表明，小過冷度下的晶粒細(xì)化是再輝過程中枝晶因過熱發(fā)生熔斷形成的，大過冷度下的晶粒細(xì)化則

5、是枝晶骨架在快速凝固過程中發(fā)生變形并于隨后進(jìn)行再結(jié)晶的結(jié)果。顯然，小過冷度下晶粒細(xì)化的發(fā)生與平衡結(jié)晶溫度范圍的存在有關(guān)，但平衡結(jié)晶溫度范圍只有5 K的Ni<,54.8>Pd<,45.2>合金在小過冷度下凝固時仍然發(fā)生了晶粒細(xì)化，說明小過冷度下的晶粒細(xì)化在平衡結(jié)晶溫度范圍很小時就可以發(fā)生。 大過冷度下凝固時的固相再結(jié)晶開始于再輝結(jié)束之際。隨著再輝后在高溫停留時間的延長，晶粒度先減小后增加，表明相繼發(fā)生一、二次再結(jié)晶。過冷度大、溶質(zhì)