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深过冷液态金属的无容器快速凝固研究是当前空间材料科学领域研究的重要课题。本文采用硅油净化和落管无容器处理两种实验技术，系统地研究了Pb-Sb、Sn-Sb和Pb-Sn-Sb三种巴氏合金在深过冷条件下的快速凝固规律；利用传热模型分析了在快速凝固条件下Sn-Sb合金的凝固行为；探讨了快速凝固技术对Pb-Sn-Sb合金的组织形成及摩擦磨损性能的影响。主要取得以下几方面的研究结果： 采用硅油净化法使Pb-11.2wt%Sb共晶合金、Pb-15wt%Sb和Pb-18wt%Sb过共晶合金分别获得33.1K(0.13TL)、73K(0.25TL)和 67.9K (0.23TL) 的过冷度。通过理论计算获得了Pb-Sb共晶合金的不对称扩展共生区；表明在过冷状态下，Pb-11.2wt%Sb共晶合金偏离了共生生长区域，因此得不到完全的共晶组织；而Pb-15wt%Sb和Pb-18wt%Sb过共晶合金随着过冷度增大，组织宏观偏析减弱，初生相(Sb)的形貌逐渐由块状向枝晶状转变。两种合金在大过冷度条件下，均进入扩展共生区，形成了完全的共晶组织。在落管无容器处理条件下，Pb-11.2wt%Sb共晶合金发生了层片状共晶到不规则共晶的组织形态转变；Pb-15wt%Sb和Pb-18wt%Sb过共晶合金组织均发生了显著细化；在Pb-15wt%Sb过共晶合金中凝固组织出现了“小太阳”形貌的球状不规则共晶区，其生长属于快速生长阶段。研究了Sn-16wt%Sb过包晶合金的深过冷快速凝固行为。Sn-16wt%Sb过包晶合金快速凝固粒子组织显著细化，初生相SnSb化合物高度弥散化，完全消除了宏观偏析组织。达到了目前国内外高真空落管对组织的细化水平。计算结果表明：在本实验条件下，当直径为0.1mm时，粒子的冷却速度达到了105 K/s，表现出快速凝固的特征；粒子的冷却过程的各个阶段都与粒子的直径及形核过冷度密切相关。对Pb-Sn-Sb三元共晶系合金在深过冷快速凝固条件下的组织演变规律进行了研究。在落管无容器快速凝固条件下，Pb-4wt%Sn-12wt%Sb三元共晶合金组织形态由层片状转变为粒状；Pb-15wt%Sn-15wt%Sb三元合金中的宏观偏析被抑制，初生相SnSb由块状转变为枝晶状，凝固组织出现了球状不规则共晶。摩擦磨损实验结果表明，由于三元共晶合金中作为硬质点的初生相SnSb的数量很少，所以在摩擦过程中发生了粘着磨损，导致合金耐磨性能较差；而Pb-15wt%Sn-15wt%Sb三元过共晶合金快速凝固合金的耐磨性能比普通铸态合金的耐磨性能好。其主要原因是作为硬质点的SnSb相由块状转变为粒状或枝晶状，其分布更为弥散均匀，减轻了硬质点尖端对基体组织的应力集中效应，使耐磨性能得到改善。