偏晶合金的快速凝固及相分離研究.pdf

1、本文采用單輥實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究了Ni-Pb和Cu-Pb偏晶合金的快速凝固及組織特征,通過將金屬熔體的熱傳導(dǎo)方程和Navier-Stokes方程相耦合,理論計(jì)算了液態(tài)合金的冷卻速率,深入研究了急冷快速凝固條件下Ni-Pb和Cu-Pb偏晶合金的組織演變規(guī)律,定量分析了快速凝固Cu-Pb合金的電阻率、抗拉強(qiáng)度和伸長率,探索了冷卻速率和組織形態(tài)與合金性能的相關(guān)性。研究結(jié)果表明： 在快速凝固條件下,Ni-8％Pb亞偏晶合金的凝固組織由(Ni)枝

2、晶和晶間(Pb)相組成。當(dāng)粒子直徑較大時,晶體生長方向性很強(qiáng),形成柱狀晶組織；當(dāng)粒子直徑較小時,熔體形核率高,凝固組織以均勻細(xì)小的等軸晶為特征。隨著冷卻速率的增大,晶體形態(tài)由粗大枝晶向細(xì)小等軸晶轉(zhuǎn)變。 Ni-60％Pb過偏晶合金的液相分離在很大程度上受到抑制,組織細(xì)小、均勻,未產(chǎn)生宏觀偏析。隨著冷卻速率的增大,凝固組織顯著細(xì)化。 Cu-Pb過偏晶合金在急冷快速凝固過程中,(Cu)相以枝晶方式在過冷熔體中快速生長,富Pb相

3、或分布于(Cu)枝晶的晶界處或分布于枝晶的內(nèi)部。隨著冷卻速率的增大,液相分離被抑制,晶粒尺寸變小,富(Pb)相分布更趨均勻。Cu-Pb偏晶合金中在偏晶溫度以下存在溫度區(qū)間較寬的液/固相共存區(qū),對合金的相分離影響不顯著。在急冷快速凝固條件下,由于冷卻速率大,凝固時間短,又受到輥面驅(qū)動的剪應(yīng)力的強(qiáng)制作用,(Cu)枝晶的上浮運(yùn)動受到抑制,組織的均勻性大幅度提高。 隨著含Pb量的升高和冷卻速率的增大,合金相固溶度擴(kuò)展,凝固組織顯著細(xì)化,