偏晶體系合金熔體-液相分離凝固的結構演變歷程及機制

《偏晶體系合金熔體-液相分離凝固的結構演變歷程及機制》是依託濟南大學，由趙德剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：偏晶體系合金熔體-液相分離凝固的結構演變歷程及機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙德剛
• 依託單位：濟南大學

項目摘要

液態合金的性質及其變化是重要而複雜的科學問題。合金的凝固源於熔體，熔體直接影響凝固材料組織結構和性能。偏晶合金具有重要的套用價值和獨特的液相分離凝固特性，但是熔體對凝固特性的影響及其機理尚不清楚。本項目將圍繞偏晶合金的液-液相分離凝固特性及由此產生的組織偏析難題，深入探究熱誘導下該體系合金液態本徵結構演變對凝固特性的影響、探索有效控制液相分離的理論和技術。將運用液態X射線衍射、同步輻射、液態電阻率等物性測試分析、凝固結晶技術和理論計算等方法，掌握偏晶熔體本徵結構的演變規律，明確預結晶的熔體狀態和冷速等因素對偏晶合金凝固行為的影響，探索合金液-固態關聯性，藉此研究控制液相分離的熔體熱速處理關鍵技術及作用機理，構建偏晶合金熔體向偏晶凝固歷程中結構演變的模型。本項目的開展將深入認知液態合金的性質，完善合金熔體結構及凝固理論，推進合金熔煉技術和高性能複合材料製備技術的發展。

結題摘要

合金的凝固傳遞著合金液-固態結構的信息，因此合金熔體的結構、性質和狀態對合金材料的凝固行為、合金微觀組織和性能具有重要的影響。偏晶合金具獨特的液相分離凝固特性，利用液液相分離可以設計和製備第二相彌散分布於基體的複合材料或具有核殼結構的複合材料，具有重要的套用價值，但偏晶合金熔體對凝固行為的影響及其機理尚不清晰。本項目用電阻率、DSC及計算模擬等方法驗證了Al基偏晶合金熔體微觀結構不均勻性，分析了三元Al基偏晶合金的液液相分離機制，並深入地分析和探究了不同熱狀態下熔體結構轉變與偏晶合金凝固組織相關性，著重研究了冷卻速率、三元合金成分及澆鑄溫度等參數對三元難混溶合金凝固行為的影響，探討了不同體系難混溶合金的難混溶區間，並分析了不同難混溶合金核殼結構組織的形成機制，並對不同熱歷史條件下三元偏晶合金熔體結構演變與凝固組織的相關性進行了研究討論。項目利用過熱或熱速處理等通過引入大的溫度梯度，使得Marangoni遷移有效地抵消第二相液滴的Stokes沉積，同時提高彌散相液滴形核率，製備出彌散相分布均勻的Al-Bi-Sn偏晶合金。同時地面重力條件下通過小的冷卻速率範圍內的精確調控，實現了Al基偏晶合金核殼型結構調控。本項目的開展將深入認知液態合金的性質，完善合金熔體結構及凝固理論，推進偏晶合金製備技術和高性能複合材料製備技術的發展。