论文部分内容阅读
亚快速定向凝固是指：相应冷速约为1-103K／s的凝固过程。该凝固生长过程在温度梯度GL=100K／cm条件下，其界面定向凝固生长速率为10-4-10-1m／s。这是一个介于亚平衡慢速生长和远离平衡快速生长间的过渡区，凝固体系的界面形态和稳定性等重要特性都有转折性变化。如界面形态发生由低速生长时的平界面→粗胞晶→发达枝晶转变为亚快速生长时的细枝晶→细胞晶→绝对稳定平界面。快速凝固技术由于其广阔的应用前景，近年来快速凝固组织形态的研究工作也取得了许多重要进展。相对而言，从低速凝固至快速凝固之间的亚快速凝固范围，其组织形态的研究工作，无论从理论上还是实验上都很缺乏。 本文选择Al-4wt％Cu、Al-0.85wt％Cu固溶体合金，在以Bridgman法为基础设计而成的高温度梯度定向凝固装置上，通过严格控制实验参量下的系统试验并结合理论分析，研究了固溶体二元合金在亚快速定向凝固区间凝固界面形态的演化规律。本文所取得的主要成果有： 1．以Bridgman法为基础，设计了高温度梯度定向凝固装置，并进行调试，解决了实验设备在安装调试过程中出现的试样不完整、坩埚破裂等问题。该装置的性能达到了实验要求。 2．采用在模壳侧面不同位置插入热电偶的方法测定了实验装置的温度梯度，发现在抽拉速率不变的情况下，试样温度梯度随炉体温度的升高而增加；在炉温不变的情况下，随抽拉速率的从5μm/s增加到300μm/s，1000℃时的温度梯度从137K／cm下降到92K/cm。 3．考察了Al-4wt％Cu合金亚快速定向凝固组织形态随生长速度变化的选择规律。随着生长速度的增大，凝固组织形态呈现出平界面→粗胞晶→发达枝晶的变化。得出合金的平胞转变速率在3μm／s-4μm／s之间，胞枝转变速度在30μm／s—100μm／s之间，获得了胞／枝晶一次间距随生长速度变化的实验规律，实验结果与Hunt-Lu数值模型比较表明，在枝晶范围实验结果和理论模型差别较大，而在胞晶范围实验结果和理论模型则吻合较好。 4．考察了不同试样直径对定向凝固合金固液界面形态的影响。发现在整个抽拉速率的变化过程中Φ7mm直径试样的一次间距要比Φ3.5mm直径的试样大。 5．考察了亚快速定向凝固条件下Al-0.85wt％Cu合金恒速生长过程中组织形态及胞晶间距随生长速度的变化规律了发现在整个生长范围，凝固组织均为胞