刘新宝[1]2003年在《Al_（72）Ni_（12）Co_（16）合金深过冷及十面体准晶的凝固行为》文中研究表明采用惰性形核涂层技术与循环过热相结合的方法，使大体积Al_(72)Ni_(12)Co_(16)准晶合金获得深过冷，并系统研究了深过冷Al_(72)Ni_(12)Co_(16)合金熔体中十面体准晶的形核与生长行为。借助经典形核理论与瞬态形核理论讨论了过冷熔体中十面体准晶形核的热力学和动力学条件；研究了宽过冷度范围内Al_(72)Ni_(12)Co_(16)准晶合金的凝固组织演化规律；通过分析十面体准晶在不同过冷度下的生长形貌，界定了十面体准晶生长方式随过冷度发生转变的临界条件，制备出完全呈单相的块体十面体准晶；采用粉末X-射线衍射、差热分析、扫描电镜和微观硬度等手段，研究了单相十面体准晶的热稳定性及其基本力学性能。本文的主要研究内容及获得的结论如下： (1)采用惰性形核涂层技术和循环过热的方法，使Al_(72)Ni_(12)Co_(16)合金熔体最大获得了180K的高过冷度。大量实验结果表明，惰性形核涂层的非晶化程度、熔体过热度、过热保温时间以及循环过热次数等工艺参数将显着影响熔体的初始过冷度。 (2)在已有实验基础上，通过经典形核理论计算，发现在不考虑异质形核条件下，准晶熔体所能获得的最大过冷度取决于初生相的晶体结构。初生相晶体结构与过冷熔体中存在的二十面体短程有序(ISRO)结构越接近，熔体的过冷能力则越小。通过引入表征晶体结构的参数α，发现初生相结构与熔体相对过冷度ΔT_(rel)间存在线性关系：ΔT_(rel)=-0.033+0.44α。 (3)理论计算表明，在过冷度为180K的Al_(72)Ni_(12)Co_(16)合金熔体中，十面体准晶的形核仍为异质形核。采用惰性形核涂层技术和循环过热的方法，仅去除了熔体中润湿角小于92°的异质形核质点。十面体准晶的临界晶核表面能、形核孕育时间均比通常晶体相小得多，并且匀质形核时的最大形核率要比晶体相高出几个数量级。 (4)实验结果和理论分析均表明，当Al(72)Ni_(12)Co_(16)合金熔体的初始过冷度小于65K时，随着凝固过程的进行，液相中出现的溶质贫乏导致了晶体相γ在十面体准晶柱状晶界处析出，单相组织被破坏。当过冷度超过65K时，显着的溶质截留效应使Al_(72)Ni_(12)Co_(16)合金凝固组织演变为完全呈单相的准球状等轴晶。 (5)热力学计算结果表明，深过冷Al(72)Ni_(12)Co_(16)合金凝固组织中的细化晶粒是由再辉过程中初始枝晶骨架的重熔而引起。在大约70K的初始过冷度下凝固时，凝固组织中的初始枝晶骨架具有最大的重熔趋势。过冷度进一步增加时，再辉过程中的重熔作用随之减小而使最终凝固组织相对粗大。西北工业大学工学博卜学位论文 (6)随熔体初始过冷度的增加，十面体准晶呈现出不同的生长形貌。小过冷度下，十面体准品沿二次轴方向以台阶方式生长形成多棱柱组织。当过冷度超过某一临界值时，十面体准晶由小平面台阶生长方式转变为非小平面连续生长，形成等轴晶组织。结合卡恩生长动力学统一理论和过冷熔体中晶体生长的BCT模型，界定了十面体准晶生长方式发生这一转变的临界过冷度为65K。 (7)粉末X一射线衍射、差热分析等结果表明，在深过冷快速凝固条件下，十面体准晶的非小平面连续生长有效抑制了晶体相的形成，所获得的单相十面体准晶在室温和退火温度范围内均保持稳定。 (8)通过压痕法对单相AI7剑i.Zc。，6十面体准晶的显维硬度进行测量，结果发现随载荷的增加，其硬度从9.07GPa降低到8.32GPa，减少幅度只有8%，与陶瓷材料的性质相仿。根据1009载荷下首次出现的裂纹，估算出单相Al，剑i12Co，6十面体准晶的断裂韧性K.。为1 .6MPa了而，脆性为5.63扳而，表现出强烈的脆性。
郑永健[2]2007年在《深过冷多元Co基合金组织演化规律研究》文中提出从热力学过冷的角度研究合金组织的演化，探讨过冷度和组织之间的对应关系，寻求合金凝固及非晶形成过程中的普遍规律是相当有意义的。本文以玻璃熔融净化和循环过热的方式进行深过冷实验，研究了多元Co基合金的凝固特征。主要内容和结论有： 确定了(Co_(0.68)Fe_(0.32))_(80)B_(20)合金在不同过冷度凝固时的相组成。(Co_(0.68)Fe_(0.32))_(80)B_(20)合金处于相图中的包共晶成分点附近，随着过冷度的增大，包共晶反应的程度减小，初生相在最终合金组织中的比例增大。当△T=68K时，凝固组织仅由γ(FeCo)和(Fe，Co)_2B组成；当△T=80K时，合金中主要由γ(FeCo)和(Fe，Co)_2B组成，在整体中有嵌有少量Co_3B相；当△T=110K时，合金中Co_3B相参与了γ(FeCo)和(Fe，Co)_2B的竞争形核，并且存在于最终的深过冷组织之中。 考察了(Co_(0.68)Fe_(0.32))_(80)B_(20)合金组织随着过冷度变化的演变规律。随着过冷度的增大，凝固组织分别呈枝状晶，等轴晶，共晶，非规则共晶，近无偏析凝固组织。晶粒度和一次枝晶间距随着过冷度的增加而减小，晶粒细化过程中出现了明显的枝晶重熔现象。当合金近无偏析凝固时，次生相以点状的方式嵌套在初生相之中，并排列成“Y”状。 研究了深过冷(Co_(0.68)Fe_(0.32))_(80)B_(20)合金的形核生长机制。通过经典形核理论对合金中各相的形核率和生长速率的计算发现，随着过冷的增加初生相Co_3B的形核率一直是最大的，但是当△T＞101K过后它与包共晶相γ(FeCo)和(Fe，Co)_2B的形核率几近一致。当△T＜82K时，Co_3B相生长速率小于包共晶相；但△T＞82K时Co_3B相的生长速率逐渐大于其余两相。 分析了多元Co基非晶Co_(43)Fe_(20)B_(31.5)Ta_(5.5)和((Fe_(0.5)Co_(0.5))_(0.75)B_(0.2)Si_(0.05))_(96)Nb_4合金凝固特点。当过冷度小于90K时，合金Co_(43)Fe_(20)B_(31.5)Ta_(5.5)中的主要析出相为Co_3Ta和CoB，当过冷度大于90K时，Co_(20)Ta_2和FeB相逐渐在最终的凝固组织中显现出来。随着过冷度的增加，合金组织经历了树枝晶→柱状晶→等轴晶的变化趋势。并且观察到合金熔体中明显的相分离现象。((Fe_(0.5)Co_(0.5))_(0.75)B_(0.2)Si_(0.05))_(96)Nb_4合金在深过冷条件下得到近无偏析凝固组织，其中含有Fe_2Si和Co_3Nb_2Si相。
吴金珂[3]2016年在《Mg-Zn-Y准晶增强镁基复合材料制备工艺与性能的研究》文中研究说明作为目前最轻的工程金属材料,被誉为“2l世纪绿色工程材料”的镁合金,具有较佳的比强度、比刚性、切削性、减振性以及易于回收等优点,被广泛应用于航空航天、汽车工业和数码3C产品的零件上。但是,镁合金存在塑性变形能力差、绝对强度低、容易氧化以及高温抗蠕变性能差等问题,限制了它在工业中的进一步应用。由于Mg-Zn-Y二十面体准晶相(I-phase)具有的高硬度、高弹性模量,并且能够与镁合金基体良好结合,可以应用于基体镁合金的强化相。因此,制备稳定的准晶增强镁基复合材料,能够为镁合金的强化研究提供新途径。本文采用常规铸造的方法制备Mg-Zn-Y二十面体稳定准晶中间合金,将制备的Mg-Zn-Y准晶中间合金作为增强体,通过外加法引入到基体AZ91D镁合金中,采用挤压铸造工艺获得准晶增强AZ91D镁基复合材料,研究不同工艺参数对复合材料显微组织和力学性能的影响;最后,采用挤压铸造法制备自生准晶增强Mg93Zn6Y1镁基复合材料,并研究挤压压力对材料显微组织和力学性能的影响。实验结果发现:采用常规的铸造方式,在实验设计的Mg-47Zn-xY(x=2.5,3.5,4.5,5.5,6.5,7.5,wt%)和Mg-45Zn-5.5Y(wt%)中均获得了稳定的二十面体准晶I-phase。随着合金中Y含量的增加,准晶相的含量逐渐增多,尺寸逐渐增大;随着Zn元素减少(Zn=45wt%),合金中的I-phase由花瓣状变为不规则的多边形状,合金显微组织中的(α-Mg+I-phase)层片状共晶组织消失,黑色颗粒状的α-Mg增多,尺寸增大;随着冷却速率减缓,准晶相充分长大直到熟化脱落,最后形成一朵花瓣状准晶。重力铸造(0 MPa)工艺下,Mg3YZn6准晶相能够很好的遗留在AZ91D基体镁合金,变成球形,均匀分布在α-Mg基体的晶界或者晶内;准晶增强镁基复合材料力学性能提高明显,其抗拉强度是146.3MPa,断后伸长率是4.08%,相比于基体AZ91D分别提高了41.63%和44.68%;复合材料断口主要由解理面和撕裂棱组成,具有典型的脆性断裂的特征。相比于重力铸造,挤压铸造工艺更有助于镁基复合材料力学性能提高;当浇注温度为700℃,挤压压力为100MPa时,复合材料拉抗拉强度和伸长率达到最大值,分别是201.5MPa和8.20%,相比重力铸造增加幅度为37.7%和100.9%;此时,经过固溶和时效热处理后的抗拉强度和延伸率分别提高到233.5MPa和9.81%。挤压铸造Mg93Zn6Y1镁合金的显微组织由α-Mg相和I-phase两相组成。准晶相以(I-phase+α-Mg)层片状共晶组织形态存在,呈网状分布在α-Mg枝晶间。增大挤压压力,合金显微组织得到改善,层片状共晶组织变得细小,且由连续网状逐渐变为断裂网状,分布更均匀。当挤压压力从0 MPa增大到150 MPa时,Mg93Zn6Y1镁合金的抗拉强度由148.3 MPa增加到193.5 MPa,伸长率从2.41%增加到4.23%,增幅分别为30.48%和75.52%。合金拉伸试样的断口呈现准解理断裂特征。
参考文献：
[1]. Al_（72）Ni_（12）Co_（16）合金深过冷及十面体准晶的凝固行为[D]. 刘新宝. 西北工业大学. 2003
[2]. 深过冷多元Co基合金组织演化规律研究[D]. 郑永健. 西北工业大学. 2007
[3]. Mg-Zn-Y准晶增强镁基复合材料制备工艺与性能的研究[D]. 吴金珂. 中北大学. 2016
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