基于快速热分析技术al基体中纳米bi液滴凝固特性

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1、基于快速热分析技术A1基体中纳米Bi液滴凝固特性张全良赵炳戈张令吴漫楠高玉来上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海大学微结构重点实验室摘要：通过甩带法制备了镶嵌在A1基体中的纳米Bi液滴，并借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对样品的组织、形貌和成分进行了系统的表征。结果表明，样品中Bi有两种存在形式:一种是镶嵌在A1晶粒内部的大量纳米Bi颗粒，另一种是分布于晶界处的微米级Bi颗粒。基于经典形核理论，利用快速热分析仪详细研宂了镶嵌于A1基体B

2、i液滴的凝固特性，发现纳米Bi液滴存在两个凝闹峰。理论计算两个凝闹峰形核接触角分别为90°和93°，说明纳米Bi液滴在A1基体不同晶面催化作用下形核，并造成了纳米Bi液滴凝固双放热峰的产生。此外，过冷度良好的重复性突出了快速热分析技术结合镶嵌纳米液滴研宄金属异质形核的独特优势。关键词：异质形核;过冷度;镶嵌纳米液滴;快速热分析;作者简介：张全良，男，主要从事微纳米金属液滴形核特性研究，Email:zquanliangl207@163.com作者简介：髙玉来;Email:ylgao@shu.edu

3、.cn;电话:021-56332144基金：上海高校特聘教授(东方学者)计划(No.TP2014042)SolidificationBehaviorofNano-sizedBismuthDropletsEmbeddedinAluminumMatrixBasedonFastScanningCalorimetryZhangQuanliangZhaoBinggeZhangLingWuMannanGaoYulaiStateKeyLaboratoryofAdvancedSpecialSteel(Shang

4、haiUniversity);Abstract：Al-10Bi(massfraction,%)ribbonswithnano-sizedbismuthdropletsembeddedinaluminummatrixwerepreparedbymeltspinningtechnique.Themicrostructure,morphologyandcompositionofribbonsweresystematicallycharacterizedbyX-raydiffraction(XRD)，s

5、canningelectronmicroscope(SEM)andenergydispersiveX-rayspectroscopy(EDS).TheresultsshowedthatthereweretwoformsofBiinthesample,onewasalargeamountofnano-sizeddropletsembeddedinaluminummatrix,theotherwasthemicron-sizedbismuthdropletsdistributedatthegrain

6、boundariesofsamples.Thesolidificationbehaviorofnano-sizedbismuthdropletswasstudiedbyusingfastscanningcalorimetry(FSC).Twoexothermicpeaksoriginatingfromthesolidificationofnano-sizedbismuthdropletsweredetectedwithcontactangleabout90°and93°,respectively

7、.Basedontheclassicalnucleationtheory,itwasconcludedthattheoverlappedtwoexothermicpeaksrevealedthenucleationofnano-sizedbismuthdropletswhichiscatalyzedbydifferentcrystalplanesofA1matrix.Besides,therepeatabilityoftheundercoolingdatareflectedtheuniquead

8、vantagesofcombiningtheembeddeddroplettechniqueandFSCtostudytheheterogeneousnucleationbehavior.Keyword：heterogeneousnucleation;degreeofsupercooling;embeddednano-sizeddroplets;fastscanningcalorimetry;形核作为凝阀过程第一步对组织影响显著，进而改变铸件的宏观性能。金属熔体中不可避免地存在着各种各样的杂质，