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微重力下Fe-Al-Nb合金液滴的快速凝固机理及其对显微硬度的影响 谷倩倩 阮莹 代富平 Rapid solidification mechanism of Fe-Al-Nb alloy droplet and its influence on microhardness under mi- crogravity condition Gu Qian-Qian Ruan Ying Dai Fu-Ping 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 66,

106401 (2017) DOI: 10.

7498/aps.66.106401 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.106401 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2017/V66/I10 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 弱熔体对流对定向凝固中棒状共晶生长的影响 Effect of weak convection on the rod eutectic growth in direction solidification 物理学报.2016, 65(13):

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6000 under directional solidification condition 物理学报.2016, 65(9):

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166401 http://dx.doi.org/10.7498/aps.63.166401 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 66, No.

10 (2017)

106401 微重力下Fe-Al-Nb合金液滴的快速凝固机理及其 对显微硬度的影响? 谷倩倩 阮莹? 代富平 (西北工业大学应用物理系, 西安 710072) (

2017 年1月16 日收到;

2017 年3月2日收到修改稿 ) 采用落管无容器处理技术实现了 Fe67.5Al22.8Nb9.7 三元合金在微重力条件下的快速凝固, 获得了直径 为40―1000 ?m 的合金液滴. 实验中合金液滴的过冷度范围为 50―216 K, 冷却速率随着液滴直径的减小由 1.23 *

103 K・s?1 增大到 5.53 *

105 K・s?1 . 研究发现, Fe67.5Al22.8Nb9.7 合金液滴的凝固组织均由 Nb(Fe, Al)2 相和 (αFe) 相组成, 且随着液滴直径的减小, 初生 Nb(Fe, Al)2 相由树枝晶转变为等轴晶, 共晶组织发生 了约

3 倍的细化且生长特征由层片共晶向碎断共晶转变;

硬质初生 Nb(Fe, Al)2 相的析出有效提高了合金的 显微硬度. 与电磁悬浮条件下同过冷合金的凝固组织对比发现, 落管条件下的合金液滴凝固组织更细化, 使 得合金显微硬度提高了 2%―6%. 关键词: 共晶生长, 快速凝固, 深过冷, 显微硬度 PACS: 64.70.DC, 81.05.Bx, 81.10.Mx, 62.20.Cx DOI: 10.7498/aps.66.106401

1 引言液态金属的快速凝固具有可以实现固溶度扩 展、 组织细化明显、 成分均匀化等特点, 具有广阔的 应用前景, 是材料科学领域的重要研究课题 [1?5] . 与常规凝固相比, 深过冷条件使得液态熔体在凝固 过程中远远偏离平衡态, 生成相的生长方式、 相转 变机理、 微观组织形态等出现新的规律, 对新型材 料的发展及应用具有重要意义 [6?8] . 目前, 实现深 过冷液态金属快速凝固的技术主要有落管无容器 处理技术、 熔融玻璃净化法、 喷射雾化法、 电磁悬 浮、 静电悬浮和声悬浮等悬浮技术 [9?12] . 落管无容 器处理技术是实现深过冷的一种有效途径, 合金熔 体在落管中自由下落时, 有效避免了与容器壁接触 而引发异质形核, 从而获得大过冷及高冷速实现快 速凝固 [13?15] . 共晶合金的微观组织细致均匀, 是具有优良力 学性能的一类合金 [16,17] . 在平衡凝固条件下, 合金 熔体温度下降至共晶点温度时, 通常两个共晶相保 持协同生长形成规则的层片共晶组织;