PDF《Y包晶合金非平衡凝固过程及组织特征》

第33卷 第 6期

2 0

1 4年 6月 中国材料进展 M A T E R I A L SC H I N A V o l

3 3 N o

6 J u n

2 0

1 4 收稿日期:2

0 1 4-

0 3-

2 4 基金项目:国家自然科学基金(

5 1

3 7

1 0

6 6 ) ;

国家重点基础研究发 展计划(

2 0

1 1 C B

6 1

0 4

0 6 ) ;

黑龙江省杰出青年科学基金 ( J C

2 0

1 2

0 9 ) 第一作者:王亮,男,1

9 8 1年生,博士,讲师 通讯作者:苏彦庆,男,1

9 6 9年生,博士,教授,E m a i l :s u y q @ h i t e d u c n D O I :1

0

7 5

0 2 / j i s s n

1 6

7 4-

3 9

6 2

2 0

1 4

0 6

0 4 A l Y包晶合金非平衡凝固过程及组织特征 王亮,张延宁,骆良顺,刘冬梅,苏彦庆,郭景杰,傅恒志 ( 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 金属精密热加工国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨

1 5

0 0

0 1 ) 摘要:包晶凝固过程中小平面 -小平面两相复相生长方式是凝固领域研究的一个热点.

以初生相和包晶相都是严格计量比 金属间化合物的 A l -Y包晶合金作为研究对象,利用 D S C热分析技术,严格控制冷却速度,获得不同凝固条件的非平衡凝固 试样,研究了两相为小平面相的 A l -Y包晶合金的凝固行为.发现小平面 - 小平面包晶系合金包晶凝固过程中,非平衡凝固 特性及宏观偏析特点比非小平面包晶系更加明显.凝固特征温度与平衡相图偏差明显,包晶反应温度和包晶相直接凝固温度 都远高于平衡相图给定的值,相对于相图是在 过热 条件下发生的,而固溶体型包晶合金一般是在 过冷 条件下发生的.包 晶转变过程非常微弱,致使初生相残留量远高于平衡相图.即使对于过包晶成分的合金,其凝固组织中仍存在大量的共晶凝 固组织,最终得到的凝固组织与平衡相图存在显著差异. 关键词:A l Y包晶合金;

金属间化合物;

非平衡凝固;

差热分析 中图分类号:T G

1 1

1

4 文献标识码:A 文章编号:1

6 7 4-

3 9

6 2 (

2 0

1 4 )

0 6-

0 3

4 3-

0 6 I n v e s t i g a t i o no f t h eN o n E q u i l i b r i u m S o l i d i f i c a t i o na n d Mi c r o s t r u c t u r e s o f A l YP e r i t e c t i cA l l o y s WA N GL i a n g ,Z H A N GY a n n i n g ,L U OL i a n g s h u n ,L I UD o n g m e i , S UY a n q i n g ,G U OJ i n g j i e ,F UH e n g z h i ( S t a t eK e yL a b o r a t o r yf o r P r e c i s i o nH o t P r o c e s s i n go f Me t a l s ,S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ,H a r b i nI n s t i t u t eo f T e c h n o l o g y ,H a r b i n1

5 0

0 0

1 ,C h i n a ) A b s t r a c t :F a c t e d f a c t e dt w o p h a s e p e r i t e c t i c s o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o r s a r e o n e o f t h e h o t s p o t s o f s o l i d i f i c a t i o nf i e l d .I nt h i s s t u d y ,A l Yp e r i t e c t i c a l l o y s ,i nw h i c ht h e p e r i t e t i c p h a s e a n dp r i m a r y p h a s e a r e i n t e r m e t a l l i c c o m p o u n dw i t hs t o i c h i o m e t r i cc o m p o s i t i o n ,h a v e b e e nc h o s e nf o r i n v e s t i g a t i o n .U s i n g d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t r y ( D S C ) ,t h e h e a t i n g a n dc o o l i n gc u r v e s o f A l Ya l l o y s a t d i f f e r e n t s t r i c t l y c o n t r o l l e dc o o l i n g r a t e s w e r e o b t a i n e d .C o n c u r r e n t l y ,t h e n o n e q u i l i b r i u ms o l i d i f i c a t i o nm i c r o s t r u c t u r e s w e r e p r o d u c e d .B a s e do nt h e s e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s ,w e f o u n dt h a t t h e n o n e q u i l i b r i u ms o l i d i f i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fm a c r o s e g r e g a t i o no ft h ef a c t e d f a c t e dp e r i t e c t i ca l l o yd u r i n gs o l i d i f i c a t i o n p r o c e s s a r e m o r e o b v i o u s t h a nn o n f a c e t e dp e r i t e c t i c a l l o y s .T h e s o l i d i f i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c t e m p e r a t u r e i s g r e a t l y d i f f e r e n t f r o mt h ee q u i l i b r i u mp h a s e d i a g r a m .T h e p e r i t e c t i c r e a c t i o nt e m p e r a t u r e a n dt h e n u c l e a t i o nt e m p e r a t u r e o f p e r i t e c t i c p h a s e f r o mt h e m e l t d u r i n g c o o l i n g a r e h i g h e r t h a nt h a t o f t h e e q u i l i b r i u mp h a s e d i a g r a m .T h i s p h e n o m e n o nc a nb e c a l l e da s s u p e r h e a t i n g c o m p a r e dt o t h e u n d e r c o o l i n g n e e d e df o r s o l i ds o l u t i o np h a s e p e r i t e c t i c s y s t e m s .T h e p e r i t e c t i c t r a n s f o r m a t i o ni s v e r y w e a ka n dm o r e p r i m a r y p h a s e w a s r e m a i n e dc o m p a r e dt o t h e d i a g r a m .E v e nf o r t h e h y p o p e r i t e c t i c a l l o y ,t h e r e a r eal o t o f e u t e c t i cp h a s e sp r o d u c e df r o m t h er e m a i n i n gl i q u i db e t w e e nt h ep e r i t e c t i cp h a s e .T h er e s u l t i n gs o l i d i f i c a t i o n m i c r o s t r u c t u r e s a r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t w i t ht h ee q u i l i b r i u mp h a s ed i a g r a m . K e yw o r d s :A l Yp e r i t e c t i ca l l o y ;