Fe—Sn—Si偏晶合金的快速凝固研究.pdfVIP

维普资讯 2007年 12月 西 北 工 业 大 学 学 报 Dec． 2007 第25卷第6期 JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversity Vo1．25No．6 Fe—Sn—Si偏 晶合金的快速凝 固研究 任利娜 ，王伟丽 ，魏炳波 (西北工业大学 应用物理系，陕西 西安 710072) 摘 要 ：在落管中对 Fe。-4Sn29．Si1o、Fe43．6Snz1．4Si。5和Fe2。l1Sn Si。三元偏晶合金进行 了无容器快速 凝固实验 。3种合金液滴的直径范围为 1OO～1000p．m的液滴，凝 固组织都呈现 2层或 3层壳核组 织以及第2相弥散分布的凝固组织。XRD、EDS及 SEM 分析表明，Fe6Sn。蚰Si。合金液滴的凝固 组织 由 —Fe、—Sn、FeSi和 FeSn组成 ；Fe43．6Sn21．4Si35合金液滴的凝 固组织 由p—Sn、FeSn。、FeSi和 Fe2Si组成；Fe20．1Sn9．gSio合金液滴的凝固组织 由 Sn、FeSi2和 Si组成。 关 键 词 ：落管，偏晶合金 ，快速凝固，壳核组织，过冷度 中图分类号：TO／32 文献标识码：A 文章编号 ：1000—2758(2007)06—0843—07 偏晶合金的凝固不仅包括液一液相分离和固一液 生长、以及相分离等凝 固过程中的重要环节进行了 两相的竞争形核生长 ，而且还涉及到不同溶质问的 研究，并探讨了其组织形貌 的演化规律 。 相互作用 ，以及2个或多个子相在一个液态母相 中 的竞争形核与协同生长，相变过程更为复杂，故对其 1 实验方法 凝固机制研究较少E。由于构成偏晶合金的两相问 密度和硬度相差较大 ，当第 2相均匀弥散分布于基 三元 Fe—Sn—Si偏晶合金在 3m落管中实现快 体中时，偏晶合金拥有很多优 良的物理和化学性能， 速凝 固。所用母合金试样 由高纯 Fe(99．99％)、Sn 使其具有特殊 的工业应用价值。例如，Fe—Sn、Cu— (99．999 )和纯度 Si在高频感应熔炼装置中配制， Pb、Ni—Pb和 Al—In等偏晶合金被广泛应用于汽车 试样质量约为 1．0g。实验时，将试样放人底部开有 自润滑轴承，电接触器件等工业领域。 0．3mm小孔 的尺寸规格为 15mm×160mm 的 常规条件下偏晶合金 的凝固出现严重偏析现 石英试管中，并将试管固定于真空室顶部。抽真空至 象，使得偏晶合金的研究和应用受到极大限制 。不论 2×10一Pa，反充高纯 He气和 Ar气 的混合气体至 是地面模拟微重力条件还是空问实验，虽然减弱了 0．1MPa。利用高频感应熔炼装置熔化试样并过热 重力引起的自然对流和 Stokes运动，但仍存在表面 200K左右，保温20～50S后 向试管吹人高纯高压 张力梯度引起 的Marangoni对流 ，结果都不能完全 Ar气，使合金熔体通过试管底部小孔喷射成大量小 获得均匀弥散的合金试样 。这说明微重力只是实现 液滴下落。合金液滴在下落过程中快速凝固。 组织弥散分布的主要条件之一 。 实验结束后，将所得粒子分级镶嵌、抛光和腐 无容器处理技术避免了器壁对熔体的污染和异 蚀 ，所用腐蚀剂为 1mlHNO。+1mlHF十20ml酒 质形核作用 ，增大了熔体获得深过冷的能力。落管 自 精溶液。采用 FEISirion200型扫描电子显微镜、 由落体技术集 “无容器、深过冷、微重力”于一体 ，适 OxfordINCAEnergy300型能谱分析仪、Rigaku 合于偏晶合金的研究和制备。本文是在地面条件下， D／m