SCN-Cam共晶合金的定向凝固研究.pdfVIP

助 材 料 2011年第2期(42)卷 SCN—Cam共晶合金的定向凝固研究 段 萌萌，陈长乐 (西北工业大学 理学院，陕西省凝聚态结构与性质重点实验室，陕西 西安 710072) 摘 要 ： 采用实时观测装置和定向凝 固系统研 究了 等人研究了高压作用下 Al—Si合金 的凝 固行为，发现 SCN—Cam(Succinonitrile—wt Camphor，wt 为质量 不仅合金组织明显细化，而且共 晶Si的数量减少，相 分数)模 型合金 的凝 固过程。实验 结果表 明，SCN一 数量增多，说明高压下固溶体的溶解度增加 。超声振 23．6 Cam共晶合金在常规条件下形成规则 的共 晶 动[73在金属液体 中传播时会产生空化效应 、声流效应 组织，共晶间距随界面推移速度的增大而减小；加入超 和热效应等，这些效应会对液体产生不同程度的影响， 声振动时，共 晶合金生长 出初生相 ；SCN一21 Cam 亚 从而改变组织 的形态和参数。有机模型共 晶合金 ．9_ 共晶合金在超声条件下凝 固时界面上形成无初生相 的 由于其低熔点性，透明性 以及凝固规律与高温不透 明 共晶组织；改变超 声功率，SCN-21 Cam 合金所形成 金属共晶合金相似等特点，可 以实现对凝固过程进行 的共晶间距随着超声功率的增大而逐渐增大。 实时观测 。本文在定向凝固装置上实时观测了透明模 关键词 ： 共晶；定向凝固；超声振动 ；声流效应 型合金 SCN-Cam 的生长过程 ，在共晶合金生长过程 中图分类号： O782 文献标识码 ：A 中施加超声振动 ，初步研究超声振动对共晶生长形貌 文章编号 ：1001—9731(2011)02-0252—04 和参数的影响。 1 引 言 2 实验材料及方法 自1960年 Kraft[1提出用定向凝 固方法制备共 晶 实验所用装置如图l所示，主要由超声发生装置、 自生复合材料 以来，定向凝 固共晶合金的研究和发展 定 向凝固系统和温度控制系统组成。超声发生装置提 就成为材料研究学者关注的对象 。共晶合金具有熔点 供频率为 27．5kHz，功率在 0~300W 可连续调节的超 低、形成工艺简单 、成本低廉 、组元热力学稳定性高，相 声场 ，温度控制系统可提供 25～200℃连续变化 的温 界面结合牢固和材料性能各向异性强等特点；更重要 度 ，温度梯度可调。 的是 ，共晶凝固的温度范 围很小 ，改善 了铸造流动性， 并可抑制成分偏析，而且基体和第二相从熔体 中同时 凝固，消除了传统的复合材料 中基体与第二相之间的 人为界面 ，形成具有细而分隔的多相显微组织 ，可以认 为是具有各种特殊性能的复合材料。 在共晶形成过程中加人物理场如低频振动 、高压 图1 超声振动下定向凝 固实验装置示意图 Fig 1Schematicdiagram ofthedirectionalsolidifica— 场、电磁场等作用可以改变生长条件，形成不同的组织 形态 ，达到改善组织性能的 目的。X．Li等人口发现强 tionexperimentalapparatusattheultrasonicvi— bration 磁场引起了层片共 晶的退化，横截面垂直于凝固方 向 (磁场方向)的共晶组织呈现弯曲和螺旋状的变形 ；而 分别采用纯度 99．9 的SCN和 99％的Cam配 制 SCN一21．0％Cam的亚共晶合金和SCN～23．6％Cam