熔体过热对定向凝固界面形态稳定性的影响.pdf

《熔体过热对定向凝固界面形态稳定性的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第卷第期今庵学玻年月一页一熔体过热对定向凝固界面形态稳定性的影响‘“耿兴国陈光傅恒志西北工业大学应用物理系,西安南京理工大学材料科学与工程系,南京摘要处理的弛豫过程和引起的不可逆过程使熔体状态变化出现滞后效应,从而影响定向凝固界面形态稳定性在熔熔体过热,体刀。,过热处理后的结构滞后状态下合金熔体的粘滞性减小非平衡溶质分配系数增大在无的条件下同时成分过冷度也趋于增加当过热处理温度低于合金的临界过热温度耳时,随着提高,刀值减小和值增大,增加了平界面的稳定性当过热处理温度界高于合金的临界过热温度耳时,随着提高成分过冷度有显著增大,又导致了平界面的失稳关键词熔体过热,熔体结构弛豫,不可

2、逆过程,滞后效应,界面形态稳定隆中图法分类号文献标识码文章编号一一一度召。,,,夕‘。。‘刀刃护价,,,,。,,,。、。,二夕坛夕乞介。。、本。。,不不一阴乞夕”夕妙口哪二。艺乙夕乞乞坛‘。。,哪即伽一一,“一一刀,孔,群,刀丸爪全‘,耳,,,一,,在合金的凝固过程中,其液态熔体的状态将影响凝固研究了过热熔体的结构状态影响其定向凝固界面形态的的显微组织,以往对这种影响的研究主要集中在熔体机制的液态结构及熔体状态的“遗传”行为等方面,而系统地合金熔体的结构特征研究其对定向凝固界面形态的作用相对较少因此综合分析熔体过热所引起的熔体状态变化对凝固组织的形成过合金熔体是由多种成分和多种

3、尺度结构的单元组成,程所产生的作用机理,对凝固理论的发展和开发新的凝固的呈熔融状态的合金其中结构单元的多种尺度包含从单个原子到不同尺度的原子团簇或原子集团熔体中的这些组织控制技术都具有重要意义,本文在对熔体过热处理实验的综合分析基础上,系统原子集团一方面在无序热运动中迁移碰撞而不断地分裂解体另一方面又有大量的原子或集团随热运动的涨落起伏,并在近程相互作用下,而不断地组成新的原子集团国家自然科学基金资助项目和陕西省自然科学基金这两种运动过程并存,使熔体结构显现出长程无序和在集资助项目收一一,一一团区域内又短程有序的基本特征到初稿日期收到修改稿日期作者简介耿兴国,男,年生,副教授,

4、博士熔体中所形成的原子集团的尺度与熔体温度密切相金属学报卷关熔体温度越高,粒子热运动越剧烈,原子集团的平均状界面尺寸就越小反之,熔体温度降低,并越接近凝固区,形一合金中也有相似的实验规律如成大的原子集团的几率也相应增加因此合金的熔体结构质量分数合金的临界过热度△耳刘℃,不仅与合金的成分有关,也与熔体的温度有关当过热度△位于临界过热度△黔℃以下和以把过热的合金熔体从高温熔融状态降至温度较低的上时,其界面形态演化有相反的趋势△耳由小增大,,熔融状态时,一般要经历温度变化、成分分布变化和结构而逐渐接近△耳时界面由胞状形态变为平界面即平,单元分布变化等过程在这些变化过程中,其作用机制的

5、界面稳定性增加△增大而远超过△耳时界面形,不同,可使表征其物理过程的特征量相差约几个数量级,态又由平界面过渡到胞状直至树枝状意味着平界面稳定这也表明了在这些不同过程中它们特征量的变化速率可性降低实验表明熔体过热处理后的热历史在平胞转变区,,有显著的差异如典型的一液态合金的溶质扩散系对定向凝固界面的形态有显著影响文献咚还发现数值一”“要比其相应的液态合金的导临界过热度△鲜与形核过冷度△明显增大的转折,温系数值一“小了约个数量级,温度有良好的对应关系即这一临界过热度与形核过冷度△里开始出现显著增加的温度对应,如图中△耳刘反映出合金熔体成分达到平衡状态要比温度平衡过程慢,得多而熔体结

6、构单元分布要达到平衡态,不仅涉及成分℃图中△耳刘℃时的情况分布要趋于平衡,还涉及原子运动的涨落起伏和团簇的形,成过程,并且这些较大尺度结构单元的运动还与熔体的内℃摩擦力如粘滞性等性质有关,因此其弛豫时间也就更长,一丫一在熔体的过热处理中,除了有成分和结构单元的分布等可﹄,,祠尸己门的口。逆变化外还有不可逆过程发生图如过热引起的难熔粒子的熔化及组分的均匀化对形核的影响等,都以不可逆因素影响到熔体结构状态因此由熔体结构非平衡弛豫和不可逆变化的共同作用,使过热熔体结构呈现滞后状态而这种滞后状态又会对熔体的凝固过程产生内在的影响熔体过热处理影响定向凝固界面稳定性的实验现象考虑到熔体结构

7、与熔体温度的相关性,本文约定合金熔体过热处理的内涵是把合金加热到其液相线以上的温,度为过热处理温度而将过热处理温度与合金一△,℃液相线温度几的差,即△一几称为过热度,℃一质量分数合金过热处理及凝固实验分,仁一为两步进行第一步分别在不同过热温度下保温,对熔体进行过热预处理第二步将熔体从过拐目口门匕。助热温度炉冷至确定的温度二℃,保温后,在平胞转变区进行恒定温度梯度和恒定抽拉速率条件下的定向凝固生长这样的实验设计思路是固定温度梯度和抽拉速率,而把过热度△作为单因素,来考察其过热状态的“,,对定向