凝固速度对共晶合金–铬(钼)–铪合金显微组织和力学性能的影响
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金属凝固理论原理及应用
金属凝固理论原理及应用金属凝固理论是指研究金属在固态凝固过程中的组织形态和相变行为的科学原理。
金属凝固理论的研究可以帮助我们了解金属的凝固机理以及改变金属的性质和应用。
以下将从原理和应用两个方面进行详细阐述。
一、金属凝固理论的原理：1. 凝固过程中的相变行为：在金属凝固过程中，会发生相变行为，从液相变为固相。
主要包括凝固核形成、晶体长大及晶粒形核和生长等过程。
凝固核形成是指凝固过程中由于界面能降低而导致固相形成的过程。
晶体长大是指固相晶体的体积逐渐增大。
晶粒形核和生长是指液相金属晶粒在凝固过程中通过固相组织的转变形成新的晶粒。
2. 凝固速率的影响因素：凝固速率是凝固过程中晶体生长速度的量度。
影响凝固速率的因素包括金属的熔点、凝固液体的过冷度、核活化能、晶体生长速度以及固相晶粒形核密度等。
通过调节这些因素，可以改变金属凝固的速率和组织形态，从而影响金属的性质和应用。
3. 相图和凝固曲线的研究：金属凝固过程中，可以通过相图和凝固曲线来了解金属凝固过程中的相变行为和组织形态演化。
相图可以显示凝固温度、成分和组织形态之间的关系，而凝固曲线可以用来研究凝固速率和金属的晶体生长速度。
二、金属凝固理论的应用：1. 金属材料制备：金属凝固理论可以帮助我们了解金属材料制备过程中的相变行为和组织演化规律。
在铸造和凝固过程中，通过调节凝固速率和组织形态，可以获得不同性能和应用要求的金属材料。
例如，通过改变凝固速率可以获得细晶粒或均匀晶粒分布的材料，从而提高材料的强度和韧性。
2. 改善金属材料性能：金属凝固理论的研究可以帮助我们改善金属材料的性能。
例如，通过合适的添加剂和凝固工艺，可以改善金属材料的耐磨性、耐腐蚀性、高温稳定性等性能。
同时，金属凝固理论也可以指导材料加工过程中的热处理和冷处理，从而进一步提高金属材料的性能。
3. 金属合金设计：金属凝固理论是金属合金设计的重要基础。
通过研究金属合金的凝固机制和相图，可以合理地选择合金元素和调整合金成分，以达到特定的性能和应用要求。
快速凝固过共晶铝硅合金的微观组织特征及耐磨性研究
快速凝固过共晶铝硅合金的微观组织特征及耐磨性研究的报告，
600字
本文尝试研究快速凝固过共晶铝硅合金的微观组织特征及耐磨性。
该合金具有优异的抗热和抗腐蚀能力，基于材料的耐磨性。
该合金由不同金属元素，如铝，铬，硅和钛，以及其他元素的混合形成。
合金的物理性质与单一金属的相较而言具有显著不同。
采用熔体快速凝固技术可以生产快速凝固过共晶铝硅合金。
快速凝固过程中，已形成的晶格的大小和形状决定了合金的微观组织特征。
它们决定了合金的均匀性，缺陷数量和尺寸，从而影响着材料的机械性能，特别是其耐磨性。
实验中，对合金的微观组织特征和耐磨性进行了测试。
使用扫描电子显微镜（SEM）分析了样品的微观组织，通过X射线
衍射仪（XRD）测量了晶格参数，并用氮气激光损伤实验检
测它们的耐高温耐氧化性。
实验结果表明，快速凝固合金的微观组织特征主要由晶粒的形状、尺寸和分布共同决定，晶粒呈带状和棒状组成或混合带状分布，平均晶粒尺寸约为50-60微米。
此外，合金表面受到腐
蚀被破坏时，其抗热和耐磨性能良好，可以很好地抵抗温度较高的环境。
本研究表明，快速凝固过的共晶铝硅合金具有优异的微观结构特征和耐磨性能，可作为汽车零部件，发动机零件等的首选材
料。
未来，将继续探索不同技术参数对快速凝固铝硅合金的影响，以提高合金的高温耐氧化性能和耐磨性。
凝固速率对AlCoNiCrFe合金组织结构及性能的影响
凝固速率对AlCoNiCrFe合金组织结构及性能的影响吴兴财;张伟强;娄长胜;李文;付华萌【摘要】采用X-Ray衍射仪、金相显微镜、室温压缩测试、显微硬度测试手段,研究了AlCoNiCrFe高熵合金在三种不同凝固速率状态下形成合金的显微组织和力学性能影响.结果表明:AlCoNiCrFe高熵合金经不同凝固速率后因高熵效应及元素扩散困难而形成简单的BCC晶体结构,合金的晶格常数随凝固速率的升高而增大.凝固速率越高合金的组织变得越细小,喷铸后合金生成梅花状树枝晶.合金的压缩强度、硬度随凝固速率升高而增大,喷铸成直径为2mm的合金其综合力学性能最好,其硬度比母合金锭提高13.6％,其塑性达到最大38.1％.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2013(032)005【总页数】4页(P1-4)【关键词】凝固速率;高熵合金;显微组织;力学性能【作者】吴兴财;张伟强;娄长胜;李文;付华萌【作者单位】沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳 110159;中国科学院沈阳金属研究所,辽宁沈阳 110016【正文语种】中文【中图分类】TG146近年来，自从台湾学者叶筠蔚教授提出了一种全新的合金设计理念即高熵合金［1-2］以来，由于高熵合金具有不同寻常的晶体结构和特性，而受到越来越多研究者的关注。
高熵合金也称为多主元高熵合金，其主要元素至少为5，其中每个元素都具有较高的原子分数，其原子分数为5% ～35%，高熵合金因主元数较多而表现出多主元主导的特点［3］。
高熵合金因具有高混合熵(其混合熵高于1.69R，R为气体常数)，抑制了脆性金属间化合物的出现，而形成简单的体心立方或面心立方结构甚至是非晶化［4］，相对于传统合金而言，高熵合金所得的相数远远低于平衡相率所预测的数目。
冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响
[文章编号]1004-0609(2001)05-0827-07冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响①赵爱民1,毛卫民1,甄子胜1,姜春梅2,钟雪友1(1.北京科技大学铸造研究所,北京100083;2.北京联合大学应用技术学院,北京100101)[摘 要]试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al220%Si和Al230%Si(质量分数,下同)合金的组织和耐磨性。
实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。
随着冷却速度的增加,Al2 20%Si和Al230%Si合金的凝固组织组成、初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化:冷却速度小于0.1K/s的炉冷试样和冷却速度小于1K/s耐火砖型铸造试样的凝固组织由(α+Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由(α+Si)共晶、枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为(103～105)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由(α+Si)共晶、枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状。
而喷射沉积快速凝固Al220%Si和Al230%Si合金的沉积态组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。
随着冷却速度的增加,Al220%Si和Al230%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减小,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。
[关键词]过共晶铝硅合金;冷却速度;凝固组织;耐磨性[中图分类号]TG164.2 [文献标识码]A 过共晶铝硅合金是一种优良的耐磨材料,它具有密度小、热膨胀系数小、热稳定性好、耐磨性高等优点,而且随着合金中硅量的增加,合金的耐磨性提高,密度降低、线膨胀系数减小、热稳定性增加、耐蚀性提高[1]。
在普通铸造条件下,由于冷却速度慢,析出粗大的初生硅,破坏了基体的连续性,显著降低合金的强度、韧性[2]。
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言在金属材料领域，定向凝固技术已被广泛用于制备高性能的共晶合金。
共晶合金由两种或多种组分组成，其独特的特点在于合金中组分之间以特定的方式形成共晶结构。
Al-Cu-Si合金作为一种典型的共晶合金，具有优异的机械性能和物理性能。
本文将探讨定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成及其性能，旨在深入理解其结构特点与性能关系。
二、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成1. 实验材料与方法本实验采用纯度较高的Al、Cu、Si金属原料，按照一定比例混合后进行熔炼。
通过定向凝固技术，控制合金的冷却速度和凝固方向，以获得具有特定结构的共晶合金。
2. 组织形成过程在定向凝固过程中，Al-Cu-Si合金的组织形成经历了液态、固态以及固态转变三个阶段。
在液态阶段，合金各组分均匀分布；在固态转变阶段，合金中各组分开始形成特定的晶体结构；最终在固态阶段，形成了具有特定结构的共晶组织。
3. 共晶组织的特点Al-Cu-Si共晶合金的组织主要由初生相和共晶相组成。
初生相主要为Al基体，而共晶相则是由Cu和Si形成的复杂化合物。
这些相在合金中以特定的方式排列，形成了独特的共晶组织。
三、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的性能1. 机械性能由于Al-Cu-Si共晶合金具有独特的组织结构，使其具有优异的机械性能。
该合金具有较高的强度和硬度，同时具有良好的延展性和冲击韧性。
此外，该合金还具有良好的耐磨性和抗疲劳性能。
2. 物理性能Al-Cu-Si共晶合金还具有优异的物理性能。
该合金具有较低的密度和良好的导热性能，使其在轻量化和高导热性应用领域具有广阔的应用前景。
此外，该合金还具有良好的电磁屏蔽性能和抗氧化性能。
四、影响共晶合金组织和性能的因素1. 冷却速度定向凝固过程中的冷却速度对Al-Cu-Si共晶合金的组织和性能具有重要影响。
随着冷却速度的增加，合金的晶粒尺寸减小，组织更加致密，从而提高了合金的机械性能和物理性能。
往复挤压准晶增强快速凝固Mg_92_5_Zn_6_4_Y_1_1_合金
第 25 卷 Vol . 25
第2期 .2
中
国
稀
土
学
报
JOU RNAL OF THE CHIN ESE RARE EARTH SO CIETY
2007 年 4 月 A pr. 2007
往复挤压准晶增强快速凝固 Mg92. 5 Zn6. 4 Y1. 1 合金
徐春杰 , 郭学锋, 刘
*
礼, 张忠明
( 西安理工大学材料科学与工程学院 , 陕西 西安 710048)
关键词 : 往复挤压 ; 准晶 ; 快速凝固 ; 镁合金 ; 组织与性能 ; 稀土 中图分类号 : TG 146. 2; T G115. 25 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 4343( 2007) 02- 0224- 05
快速凝固( rapid solidificat ion) 是制备高强韧镁 合金的重要方法之一, 国内外众多学者已经对 快 速凝固 Mg -Zn - Y 镁合金进行了大量的研 究, 取得 了很大的进展
摘要 : 采用往复挤压工艺将快速凝固 Mg 92. 5 Zn6. 4 Y1. 1 合金薄带在 330 挤压 2 道次和 4 道次 , 然后正挤压制成 10 mm 的棒材。用 OM , TEM ,
XRD 及 DTA 研究了往复挤压过程中准晶相 I -M g 3YZn6 弥散析出及对力学性能的影响。研究表明 , 往复挤压有利于快速凝固 Mg 92. 5 Zn6. 4 Y 1. 1 合 金薄带的焊合 , 获得组织致密、均匀、 高强韧合金。往复挤压 2 道次 , 相组成为 -M g 和准晶 I - Mg 3 YZn6 , 脱溶析出纳米准晶相较少; 4 道次相 组成为 -Mg 和准晶 I - Mg 3 YZn6 及 MgZn 相, 脱溶弥散析出的纳米 I -M g3 YZn6 准晶相及 M gZn 相较多。往复挤压提高材料的拉伸性能 , 其主要原 因是细晶强化和析出强化。
第2期 .2
中
国
稀
土
学
报
JOU RNAL OF THE CHIN ESE RARE EARTH SO CIETY
2007 年 4 月 A pr. 2007
往复挤压准晶增强快速凝固 Mg92. 5 Zn6. 4 Y1. 1 合金
徐春杰 , 郭学锋, 刘
*
礼, 张忠明
( 西安理工大学材料科学与工程学院 , 陕西 西安 710048)
关键词 : 往复挤压 ; 准晶 ; 快速凝固 ; 镁合金 ; 组织与性能 ; 稀土 中图分类号 : TG 146. 2; T G115. 25 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 4343( 2007) 02- 0224- 05
快速凝固( rapid solidificat ion) 是制备高强韧镁 合金的重要方法之一, 国内外众多学者已经对 快 速凝固 Mg -Zn - Y 镁合金进行了大量的研 究, 取得 了很大的进展
摘要 : 采用往复挤压工艺将快速凝固 Mg 92. 5 Zn6. 4 Y1. 1 合金薄带在 330 挤压 2 道次和 4 道次 , 然后正挤压制成 10 mm 的棒材。用 OM , TEM ,
XRD 及 DTA 研究了往复挤压过程中准晶相 I -M g 3YZn6 弥散析出及对力学性能的影响。研究表明 , 往复挤压有利于快速凝固 Mg 92. 5 Zn6. 4 Y 1. 1 合 金薄带的焊合 , 获得组织致密、均匀、 高强韧合金。往复挤压 2 道次 , 相组成为 -M g 和准晶 I - Mg 3 YZn6 , 脱溶析出纳米准晶相较少; 4 道次相 组成为 -Mg 和准晶 I - Mg 3 YZn6 及 MgZn 相, 脱溶弥散析出的纳米 I -M g3 YZn6 准晶相及 M gZn 相较多。往复挤压提高材料的拉伸性能 , 其主要原 因是细晶强化和析出强化。
定向凝固下共晶合金中相的竞争生长
定向凝固下共晶合金中相的竞争生长共晶合金是常见的金属材料，在实际生产中应用广泛。
在定向凝固过程中，共晶合金的相生长与竞争是其中一个关键问题。
定向凝固是指在一个特定的温度梯度下，通过控制合金的冷却速度，来实现晶体生长方向的控制。
共晶合金中通常含有两种固相，分别代表了不同的成分。
在定向凝固过程中，这两种相会呈现交替排列的结构。
当两种相同时生长速度相同时，它们会在定向凝固过程中互相穿插，形成一种交替排列的结构。
但是当两种相的生长速度不相等时，就会出现相的竞争生长。
具体来说，当一种相的生长速度快时，它就会压制另一种相的生长，导致其无法继续生长。
这种竞争生长的结果取决于两种相之间的结晶度差异、互相作用力、扩散速率等因素。
在定向凝固过程中，通过控制温度梯度和冷却速度，可以调节共晶合金中两种相的生长速度，从而实现相的控制生长，达到优化物理性能的目的。
此外，在实际生产中也需要考虑共晶合金中的微观结构和宏观形态对材料性能的影响，结合相竞争生长的机理，进行合理的工艺设计和材料控制。
金属凝固理论答案最新 东北大学
≥1.67×104 ℃/cm2s 即为所求. 3.论述成分过冷与热过冷的含义以及它们之间的区别和联系？ 成分过冷： 液固界面前沿的液相具有正的温度梯度， 液相中各微区的熔点和实际温度之间产 生的并且与溶质浓度相关的过冷称为成分过冷。 热过冷：纯金属实际开始结晶的温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷。 成分过冷与热过冷的区别 : 热过冷是由于液体具有较大的过冷度时，在界面向前推移的情 况下， 结晶潜热的释放而产生的负温度梯度所形成的。 可出现在纯金属或合金的凝固过程中， 一般都生成树枝晶。 成分过冷是由溶质富集所产生， 只能出现在合金的凝固过程中， 其产生的晶体形貌随成分过
R K
R V1 A1
试求： （1）根据平方根定律计算不同时刻铸件凝固层厚度 s,并作出 s 曲线； （2）分别用“平方根定律”及“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间，并分析差别。
解：(1) 代入相关已知数解得：
K 1 L c1 T10 T S 2b 2 Ti T 20
程中，ΔGV=GL-GS=-ΔHf（Tm-T）/Tm<0，此时ΔHf>0，故 T<Tm，即在形核过程中，要获得所必 须的驱动力，一定要有适当的过冷度，这样才能满足结晶的热力学条件。 8．说明为什么异质形核比均质形核容易? 影响异质形核的因素? 因为均质形核过程中，需要有较大强度的能量起伏和相起伏，因此需要较大的过冷度，一般 T≈0.2Tm。对异质形核而言，液态金属中存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝 固时还和型壁相接触， 于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面形核， 因此形核所需 的过冷度大大降低，一般 T≈0.02Tm。所以异质形核比均质形核更容易。 影响抑制 形核的因素： （1）金属液过冷度的大小：一定范围内，过冷度越大，越促进形核； （2）结晶相的晶格与杂质基底晶格的错配度的大小：错配度越小，越促进形核； （3）杂质表面的形貌和杂质特性的影响； （4）过热度的影响：过热度很大时，固态杂质质点表面状态发生改变或发生熔化，从 而阻碍了异质形核； （5）其他物理因素的影响：如震动和搅动都促进了异质形核。 9．讨论两类固-液界面结构（粗糙面和光滑面）形成的本质及其判据。 10．固-液界面结构如何影响晶体生长方式和生长速度？ 固-液界面的结构不同，则其接纳液相中迁移过来的原子的能力也不同，从而使晶体生长方 式和生长速度产生差异。根据固-液界面结构的不同，晶体有三种不同的生长机制，每种生 长机制对应的生长速度也不同。 （1）二维晶核长大机制。 当固液界面为光滑界面时，若液相单个原子的扩散迁移到界面上是很难形成稳定状态的， 这 是由于它所带来的表面能的增加，远大于其体积自由能的降低。在这种情况下，晶体的长大 只能依靠所谓的二维晶核方式， 即依靠液相中的结构起伏和能量起伏， 使一定大小的原子集 团差不多同时降落到光滑界面上，形成具有一个原子厚度并且具有一定宽度的平面原子集 团。 这个原子集团带来的体积自由能的降低必须大于其表面能的增加， 它才能在光滑界面上 形成稳定的状态。这种晶核即为二维晶核，它的形成需要较大的过冷度。二维晶核形成后， 它的四周就出现了台阶， 后迁移来的液相原子一个个填充到这些台阶处， 这样所增加的表面 能较小。直到整个界面铺满一层原子后，便又变成了光滑界面，而后又需要新的二维晶核的 形成，否则成长即告中断。 由于二维晶核长大机制需要较大的过冷度， 而且需要新的二维晶核不断的形成才能使晶核继 续长大，因此这种生产方式的长大速度十分缓慢。 2）螺型位错生长机制。 对于固液界面是光滑界面的晶体来说， 在晶体长大时可能形成种种缺陷， 从而在缺陷处产 生了台阶，液相中的原子源源不断的向台阶处迁移 ，晶体逐渐长大。这就是所谓的螺型位 错生长机制，实质是二维生长的另一种方式，它不是由形核来形成二维台阶，而是依靠晶体 缺陷产生出台阶。 由于这种因缺陷而产生的台阶使液相原子容易向上堆砌， 而且这些缺陷提供了永远没有穷 尽的台阶，因此长大速度比二维晶核长大速度快的多。 （3）连续长大机制。 在粗糙界面上， 几乎有一半应按晶体规律而排列的原子位置正虚位以待， 从液相中扩散来 的原子很容易填入这些位置，与晶体连接起来。由于这些位置接纳原子的能力是等效的， 在 粗糙界面上的所有位置都是生长位置， 所以液相原子可以连续地向界面添加， 界面的性质永 远不会改变，从而使固液界面迅速地向液相推移。这种长大机制称为连续长大机制。 这种长大机制的晶体长大速度很快，大部分金属晶体均以这种方式长大。
Cr元素对Al-Ni合金凝固组织及显微硬度的影响
Cr元素对Al-Ni合金凝固组织及显微硬度的影响华称文;甘章华;倪明;刘静;卢志红【摘要】采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和硬度测试等手段研究Cr元素对Al-Ni合金的相组成、凝固组织及显微硬度的影响.结果表明,AlNi2.5Crx合金凝固组织主要为α(Al)相和共晶组织Al-Al3Ni;Cr的添加细化了合金凝固组织,当Cr的原子分数为0.2%时,α(Al)细化效果最佳,当Cr的原子分数为0.3%时,Al3Ni细化效果最佳;随着Cr含量的增加,合金硬度得到提高,当Cr的原子分数为0.5%时,合金硬度达到最大值51.2HV,这是固溶强化、细晶强化和晶格畸变共同作用的结果.%The effect of Cr on the phase composition,solidification structure and microhardness of Al-Ni alloys was studied by OM,SEM,EDS,XRD and hardness test.The results show that the phase composition of AlNi2.5Crxalloys mainly includes α(Al)phase and Al-Al3Ni eutectic.Solidifica-tion structures of the alloys are obviously refined by adding Cr.The average grain sizes ofα(Al)phase and Al3Ni phase reach the minimum when Cr content is 0.2 at.% and 0.3 at.% respectively.With the increase of Cr content,the microhardness of the alloys rises.When Cr content is 0.5 at.%,the al-loy has the maximal microhardness of 5 1.2 HV.This is mainly due to the combined action of solid so-lution strengthening,fine-grain strengthening and lattice distortion.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)005【总页数】7页(P356-362)【关键词】Al-Ni合金;Cr;微合金化;凝固组织;显微硬度【作者】华称文;甘章华;倪明;刘静;卢志红【作者单位】武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TG146.21密度小、比强度高的铸造铝合金因其优良的力学性能和工艺性能而得到广泛应用。
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》范文
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言随着现代科技的发展，金属材料在众多领域中发挥着重要作用。
其中，Al-Cu-Si共晶合金因其优异的物理和机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子封装等领域。
本文将重点研究定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成及其性能，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。
二、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成1. 合金成分与相图Al-Cu-Si三元合金系统具有复杂的相图，其中共晶成分的合金在一定的温度范围内可以形成共晶组织。
通过调整合金的成分，可以获得具有特定组织和性能的共晶合金。
2. 定向凝固工艺定向凝固是一种通过控制合金的冷却速度和结晶方向，从而获得具有特定组织和性能的材料的方法。
在Al-Cu-Si共晶合金的定向凝固过程中，通过控制温度梯度和冷却速度，可以获得具有特定晶体取向的共晶组织。
3. 组织形成过程在定向凝固过程中，Al-Cu-Si共晶合金的组织形成主要受到温度梯度、结晶速度和合金成分的影响。
当合金在一定的温度梯度下冷却时，首先形成初生相，随后在初生相的基础上形成共晶组织。
共晶组织的形成过程包括初生相的生长、共晶相的形成和共晶片的生长等步骤。
三、Al-Cu-Si共晶合金的性能1. 机械性能Al-Cu-Si共晶合金具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和韧性。
这主要得益于其独特的共晶组织结构，使得合金在受到外力作用时能够产生良好的变形协调能力。
2. 物理性能Al-Cu-Si共晶合金具有良好的导热性和导电性，这使得其在电子封装和导电材料等领域具有广泛的应用。
此外，该合金还具有较好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中长时间使用。
四、定向凝固对Al-Cu-Si共晶合金性能的影响通过定向凝固工艺，可以获得具有特定晶体取向的Al-Cu-Si 共晶合金。
这种合金的机械性能和物理性能得到进一步提高，同时具有更好的各向异性。
定向凝固使得合金中的晶体结构更加规整，从而提高了合金的强度和硬度。
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凝固速度对共晶合金–铬（钼）–铪合金显微组织和力学性能的影响摘要实验研究表明凝固速率对NiAl - 28Cr - 5Mo - 1Hf（at.％）合金的凝固结构和力学性能有影响。
随着越来越多的凝固速度，确定了三种类型的固化结构：平面，细胞和树突状。
在测试温度范围合金的硬度和抗压屈服应力的增加随凝固率从3.33到30ums¹不等。
加强行为归因于平均层间距的减少，更精细与凝固速度的增加沉淀均匀分布的综合效应有关。
1介绍金属（DS）NiAl – Cr（Mo）共晶合金定向凝固已研究多年[1 - 5]，发现与其他NiAl金属基合金相比，在室温下能更好地结合起来，并且有高强度和韧性。
据了解，现在，提高共晶系统高温强度是由连续分布抗蠕变二次Cr(Mo)阶段,而韧性改进是通过裂缝和脆性相比较韧性难熔金属直接相互作用。
虽然到目前为止DS NiAl – Gr（钼）合金是最有前途的高温材料，但结构材料的高温蠕变属性仍无法与传统的镍基超合金抗衡，需要进一步加以改进。
幸运的是，从难熔金属NiAl金属合金集团IVB 部，在特定的Hf元素作用下，水平略高于Heusler，其溶解度将限制沉淀形成，这反过来，显著提高了NiAl的高温蠕变强度[6 - 8]。
基于这个道理，郭等人[9,10]掺杂少量的Hf到DS NiAl - Gr（Mo）共晶金属合金中并取得了令人鼓舞的成果。
众所周知,一些重要的冶金参数,如凝固速率明显影响金属的微观组织规模以及机械性能。
然而,郭等问题的研究[9,10]基于合金进行一个凝固速率不变的生长,因此，含有Hf的DS NiAl–Gr（Mo）合金增长速度对微观结构和高温强度的影响是不确定的。
2实验试验合金的成分是Ni-33Al-28Cr-Mo-1Hf（at.％）。
主锭被投在一个真空感应炉和电火花加工为（EDM）直径7×100毫米的圆柱棒。
在坩埚中对高纯度的氧化铝样品进行了重熔，然后在氩气气氛下定向凝（LMC）。
一系列的锭，直径7毫米和80毫米长，凝固率分别为3.33，6.67，16.7和30um/s（DS1，DS2，DS3 DS4）。
在液体固体/液体表面附近的温度梯度为约200 K每厘米。
显微硬度测量提出了一个标准化的维氏压痕使用500克负荷和停留时间为10s。
在所有情况下，维氏压头的导向与凝固材料的定向生长方向平行。
圆柱形压缩试样，直径4毫米，长度6毫米，与压缩轴平行于生长方向，进行加工实验。
在大多数情况下采用Gleeble1500测试机进行压缩试验的应变率在2*10–³到20％。
透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）被用来作为制造热处理试样的微观结构。
透射电子显微镜制备机械抛光到30 - 微米厚箔切割直径3.0毫米。
3结果与讨论3.1S / L界面形态和微观结构的演变正如图1所示。
在S/ L的界面可分为三种类型，平面的，细胞及树突状界面。
表1显示了S/ L接口之间的形态关系和凝固速度。
多组分细胞和树突的形成共晶合金可能会引起其他组件的S/ L接口出现非平面界面。
图1 固- 液界面在不同的凝固速率: (a) 3.33 um/s ; (b) 6.67 um/s; (c) 16.7 um/s;(d) 30 um/s.下的纵剖面形态：基于对传统的非共晶合金凝固理论，如果合金元素对稳定性的贡献是相互独立的，在这种情况下可近似得判断，稳定的S/ L的接口变为Gl∕R≥m△C∕D+KiCi （1）其中GL是在液体中的温度梯度，R是凝固速度，m为液相线斜率，D 是溶质原子在液体的有效扩散系数，DC是共晶成分偏离和KiCi是附加条件。
当式（1）成立，可得出界面是层状平面结构。
当凝固速率足够高，使式（1）不成立，接口的凝固方式将变为平面 - 细胞 - 树突状。
如图2所示为DS的NiAl-28Cr-5Mo-1Hf经过横向和纵向部分合金的典型显微组织。
图2（A - C）表明横向合金的微观组织生长速率3.33至16.7um/s，这都是由层状铬（钼）相（灰色白），镍基（黑）和间断分布的白色相。
能谱和X射线衍射分析表明，白色相是预期Heusler相（Ni2AlHf），其中大部分是位于晶界附近，在每个晶粒中心的一部分而且很少发现。
与此同时，细胞的大小和平均层间距随着凝固速度减少。
图2（d）所示的层状加固形态是由铬（钼）板平行方向生长的和NiAl金属基体内嵌入纵向的微观结构的特征。
图2（a）DS1，（b）DS2，（c）DS3通过横截面和（d）DS1通过纵向部分的典型的扫描电镜微观结构。
3.2机械性能凝固速率分别为3.33，6.67和16.7 um/s的 8CrDSNiAl-2-5Mo-1HF合金的维氏硬度分别为为466±5，487±5和496±5HV。
陈等人[12]测量的DSNiAl-28Cr-6Mo材料的加工硬度为390+5HV。
这表明，含有共晶组织Hf的DSNiAl铬（钼）合金强度明显高于不含Hf的材料。
同时，随着凝固率从3.33至16.7um/s不等DS NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的硬度增加。
图3中给出了压缩屈服强度随温度和凝固速度变化的函数。
铸态合金NiAl–Cr(Mo)–Hf[9]的强度值包含在内。
很明显，Hf此外可以显着加强NiLe–Cr (Mo)共晶合金。
同时，随着凝固速度从3.33到16.7um/s的变化DSNiAl–28Cr –5Mo–1Hf合金的强度也急剧增大。
在高温下，其强度高于同一时期的铸态NIAL-28Cr-5Mo-1Hf合金在1100℃下的强度，合金凝固速率16.7um/s这是特别明显的。
虽然该合金的强度随着温度的升高大大降低，但DS NiAl-28Cr-5Mo -1Hf合金仍在高温下保留高强度。
例如，DSNiAl28Cr5Mo-1Hf合金凝固速率分别从30.33至16.7um/s，在1100℃分别达到406，433和525Mpa，其应变速率为2×10﹣3/s。
图3应变速率为2um/s时DSNiAl - 28Cr - 5Mo - 1HF的屈服强度随温度变化的函数3.3强化机制在目前的工作中，可以看到，不同凝固速率下制备的DS NiAl28Cr–5Mo–1Hf 合金比 DS NiAl–28Cr–6Mo 共晶表现出明显较高的强度级别。
DSNiAl–28Cr–5Mo–1Hf 合金的优越的强度级别的主要原因是Hf，它可以由共晶固溶和析出硬化增加DSNiAl铬（钼）的强度。
图4 透射电镜观察DS2合金的微观结构。
(a)NiAl金属中Cr（Mo）相析出。
(b) 半相干NiAl金属中Cr（Mo）相的析出。
(c) NiAl金属基质中的位错和Gr(Mo)的沉淀。
另一方面，凝固速度显着影响DSN的IA L-28Cr-5Mo-1HF合金的微观结构特征。
扫描电镜观察表明，合金层间的间距随凝固速度减少而温度梯度较高，这将有利于合金获得更好的强度。
图（4）展示了在一个凝固速度为6.67um/s相对较高条件下的凝固，呈现出一系列精细连贯的NiAl金属合金沉淀的透射电镜显微照片，平均大小为30纳米的片状铬（Mo）相（图4（a））。
此外，也能观察到一些平均大小为100-200 nm的半连贯的NiAl金属析出的Cr（Mo）相（图4（b））。
此外嵌入NiAl基体内的片状铬（钼）相，精细铬（钼）沉淀与平均大小为20 nm的NiAl基体（图4（c））也都能观察到。
这种精细的沉淀在DSNiAl-28Cr-6MO的微观共晶结构中没有观察到[4]。
凝固速度的增加导致更多均匀分布的细析出物，有助于提高测试合金的强度。
不过，在室温下获得的所有测试合金的拉伸延性表现在凝固速度的增加不是提高其在室温的延性的有效途径。
需要做更多的实验检验合金是可行的。
4结论（1）随着凝固速度的增加，DS NiAl-28Cr-5Mo-1HF合金的三种凝固类型结构被确定：平面，细胞和树突状。
（2）随着凝固速率提高DSNiAl-28Cr-5Mo-1HF的维氏硬度和抗压强度明显高于DS NiAl-28Cr-6Mo 。
（3）共晶胞和平均层间距的减少，以及更均匀的分布和精炼沉淀凝固速度增加，是为测试合金度获得更好的强度。
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