王富鑫
,
骆良顺
,
王亮
,
张东徽
,
李新中
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00326
对Al-xCu (x=30,40,45,50,质量分数,％)合金凝固组织进行了系统的观察.结果表明,随合金中Cu含量由30％(质量分数,下同)增加到50％,合金中初生Al2Cu相形貌由枝晶状逐渐转变为棱面状,表明Al2Cu相的生长方式由非小平面生长转变为小平面生长.冷却速率对初生Al2Cu相生长形貌具有重要影响,冷却速率较低时,初生Al2Cu相为规则的棱面状;随着冷却速率增大,初生Al2Cu相逐渐转变为不规则的非棱面状,表明Al2Cu相的生长方式由小平面生长转变为非小平面生长.对凝固过程中初生Al2Cu相形貌转变研究发现,Cu含量为45％时,初生Al2Cu相形貌由枝晶状向方形转变;Cu含量增加到50％时,初生Al2Cu相形貌由枝晶状转变为网状.
关键词:
Al-Cu合金
,
Al2Cu相
,
生长形貌
骆良顺
,
王新
,
苏彦庆
,
李新中
,
郭景杰
,
傅恒志
材料导报
讨论了在材料科学与工程研究中进行三维重构的意义和必要性,介绍了基于连续切片的三维重构技术的理论、方法及在材料科学与工程中的研究和应用进展.指出基于切片的三维重构技术对材料凝固过程中微观结构定量分析、微观组织-性能的研究提供了有力支持,结合数值模拟技术可为材料凝固过程中复杂组织的形成机理及凝固理论的发展提供理论和精确的实验依据,从而对新材料的设计与开发产生重要作用.最后简要介绍了三维重构技术在定向凝固过程中多相组织分析的应用,并展望了三维重构技术的发展方向.
关键词:
连续切片
,
三维重构
,
凝固组织
,
定向凝固
,
多相合金
骆良顺
,
傅恒志
,
张宇民
,
李新中
,
苏彦庆
,
郭景杰
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00486
本文分别利用纯扩散模型、溶质边界层对流模型和强对流Scheil方程对包晶合金定向凝固过程中的带状组织.宏观偏析的形成规律以及对流效应进行系统研究,详细讨论了对流对包晶合金定向凝固过程中带状组织和宏观偏析的影响规律.与Fe-Ni包晶合金定向凝固实验结果进行对比发现,对流强度参数λ在1.7至2之间时溶质边界层对流模型预测结果与感应加热定向凝固实验结果吻合很好,说明利用该模型可以预测对流较大条件下包晶合金定向凝固过程中的组织演化和轴向宏观偏析.
关键词:
包晶合金
,
定向凝固
,
对流
,
偏析
,
溶质边界层对流模型
刘畅
,
苏彦庆
,
李新中
,
郭景杰
,
贾均
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.03.008
利用TiAl二元系的热力学模型,计算了Ti-(44-50)Al(原子分数,%)合金包晶反应附近的相图,确定了初生相β和包晶相α的固、液相线,得到了界面响应函数所需的部分参数.利用这些参数及单相合金凝固界面响应函数模型,计算了初生相β和包晶相α的界面温度与生长条件变化的关系;结合最高界面生长温度判据,分析了Ti-(44-50)Al合金凝固过程中的相选择和组织演化,并确定了Ti-Al合金稳态凝固时以成分和G/v为框架的相选择图.
关键词:
Ti-Al合金
,
包晶凝固
,
界面响应函数
,
组织选择
李勇
,
刘国怀
,
王昭东
,
付天亮
,
李新中
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00703
在Bridgman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8,9,10)Nb合金进行定向凝固实验,研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响,获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图.结果表明,生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变,并促进完全β相凝固转变为具有L+β→a包晶反应凝固过程,最终组织由a2/γ层片组织转变为具有a2/γ层片和B2相的多相组织.溶质Nb的添加对β相具有稳定作用,促进了完全β相凝固过程的发生以及a2/γ层片和B2相多相组织的形成.生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析,β型偏析)过程密切相关.其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生,从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布.β型偏析中溶质Nb在残余β相中的富集是形成B2相的主要来源,Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸.根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知,选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全β相凝固过程,可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.
关键词:
TiAl-Nb合金
,
定向凝固
,
微观组织
,
溶质偏析
闫二虎
,
李新中
,
徐达鸣
,
赵光伟
,
周建新
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00346
采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,％)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al6CuMg4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成；虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈“条带状”,而两相共晶呈规则的“蛛网状”和“球状”.此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.
关键词:
三元包共晶
,
液淬
,
组织演化
,
凝固机制
赵光伟
,
李新中
,
徐达鸣
,
傅恒志
,
杜勇
,
贺跃辉
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00195
基于合金枝晶凝固微观偏析统一模型,导出一种新的描述三元合金单相凝固路径的解析模型.该模型具有统一性,不仅可涵盖平衡、非平衡和准平衡3种极限凝固路径模式,而且可考虑任意凝固相的反扩散、冷速和枝晶几何形貌等因素的影响.通过对Al-1.0Cu-6.3Mg,Al-1.49Si-0.64Mg和Al-1.49Si-2.90Mg(质量分数,％)合金在不同凝固反扩散条件下凝固路径的实例计算,证明了本文三元合金单相凝固路径统一解析模型与算法的可行性.
关键词:
三元合金
,
凝固路径
,
微观偏析
,
解析模型
崔红保
,
郭景杰
,
苏彦庆
,
吴士平
,
李新中
,
傅恒志
金属学报
采用计算效率和计算精度较高的Fourier变换谱分析方法求解Cahn-Hilliard相场方
程, 并耦合热力学数据, 对Cu-Pb过偏晶合金在等温情况下液相分离过程中的颗粒生长
和Ostwald 熟化进行了模拟研究. 结果表明, 合金体系中两液相区中的第二
相颗粒生长和Ostwald 熟化过程可以通过调节能量梯度系数和迁移率系数实现.
在过饱和基体中第二相单个颗粒生长的计算结果表明, 颗粒生长的扩散过程主要是系
统自由能作用的结果, 能量梯度系数γ对颗粒与基体之间的浓度梯度起调节作用.
随着γ的减小, 两液相之间的浓度梯度增大, 颗粒轮廓线的斜率增加. 颗粒半径
的生长速率与经典的Zener理论良好吻合. 模拟了Cu-Pb过偏晶合金不混溶区析出第二
相颗粒半径的分布情况, 随着粗化过程的进行, 归一化颗粒半径的尺寸分布峰值由初始
的小于平均尺寸逐渐向平均尺寸靠近, 且最终超过平均尺寸。
关键词:
Cu--Pb过偏晶合金
,
null
,
null
崔红保
,
郭景杰
,
苏彦庆
,
吴士平
,
李新中
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.09.003
采用计算效率和计算精度较高的Fourier变换谱分析方法求解Cahn-Hilliard相场方程,并耦合热力学数据,对Cu-Pb过偏晶合金在等温情况下液相分离过程中的颗粒生长和Ostwald熟化进行了模拟研究.结果表明,合金体系中两液相区中的第二相颗粒生长和Ostwald熟化过程可以通过调节能量梯度系数和迁移率系数实现.在过饱和基体中第二相单个颗粒生长的计算结果表明,颗粒生长的扩散过程主要是系统自由能作用的结果,能量梯度系数γ对颗粒与基体之间的浓度梯度起调节作用.随着γ的减小,两液相之间的浓度梯度增大,颗粒轮廓线的斜率增加.颗粒半径的生长速率与经典的Zener理论良好吻合.模拟了Cu-Pb过偏晶合金不混溶区析出第二相颗粒半径的分布情况,随着粗化过程的进行,归一化颗粒半径的尺寸分布峰值由初始的小于平均尺寸逐渐向平均尺寸靠近,且最终超过平均尺寸.
关键词:
Cu-Pb过偏晶合金
,
相场法
,
Ostwald熟化
,
尺寸分布
