《強磁場作用下雙晶Fe-Si合金的晶界潤濕行為》是依託東北大學，由何長樹擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強磁場作用下雙晶Fe-Si合金的晶界潤濕行為
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何長樹
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
晶界潤濕是多晶材料製備和加工過程中一種常見的物理化學現象，其行為與晶界(界面)結構和晶界(界面)特性密切相關。初步的實驗結果顯示，6Tesla磁場對富Zn熔體在雙晶Fe-12.2at.%Si晶界(36.9 <001>,Σ5GB)處的晶界潤濕行為表現出明顯的抑制作用。申請者擬在現有的工作基礎上，採用雙晶Fe-Si合金，利用OM、SEM 、SEM-EDS及EPMA等顯微組織表征和微區成分分析手段，通過實驗研究和理論分析相結合的方式，系統地研究強磁場（最高12Tesla）作用下，磁場強度、磁場施加方向、晶界取向差及合金成分等因素對富Zn液相在晶界與固/液界面相交處的晶界潤濕行為的影響規律，闡明強磁場對晶界潤濕相變影響的作用機理。研究成果可望豐富強磁場作用下晶界工程理論，並為拓展強磁場在先進材料製備與加工的套用以及為複雜電磁環境下材料的服役行為的研究奠定理論基礎。
結題摘要
強磁場作用下的晶界潤濕行為研究對於套用強磁場進行先進材料製備及控制與晶界有關的晶界脆性有重要的科學意義。本項目採用雙晶Fe-Si 合金顯微組織表征和微區成分分析手段，通過實驗研究和理論分析相結合的方式，系統地研究強磁場（最高12Tesla）作用下，磁場強度、晶界取向差及合金成分等因素對富Zn 液相在晶界與固/液界面相交處的晶界潤濕行為的影響規律，分析了強磁場影響晶界潤濕相變行為的作用機理。 對於雙晶Fe-6.5wt%Si合金晶界潤濕行為的研究發現，磁場660°C退火條件下，與具有45°<001>晶界雙晶試樣相比，5(36.9°<001>)晶界雙晶試樣的接觸角(θ)明顯較大，表現出明顯的晶界不完全潤濕特徵；660°C退火條件下，富Zn液相沿45°<001>晶界滲透距離隨磁場強度增加而增大；與無磁場660°C退火45°<001>雙晶試樣相比，強磁作用下富Zn液相沿著45°<001>晶界形成的晶界溝的深寬比都較低，但深寬比值隨著磁場強度增加而增大；680°C退火條件下，隨磁場強度的增加，富Zn液相沿45°<001>晶界形成的晶界溝深寬比增大，而沿5(36.9°<001>)晶界形成的晶界溝的深寬比減小。晶界溝深寬比的增大，某種程度上預示著液相沿晶界滲透行為的加劇。 其次，本研究還利用垂直布里奇曼方法製備出Fe-6wt.%Si合金，並通過層磨法對合金鑄棒的部分晶界進行三維重構，根據晶界三維表徵結果製備出具有單一相同晶界(48°<001>)的雙晶試樣。並對富Zn液相在該晶界與固-液界面相交處的晶界潤濕行為進行了系統研究。研究發現，不同退火溫度條件下，晶界潤濕接觸角θ隨著退火溫度的升高而變小，晶界潤濕相變溫度TC=740±5℃；700℃退火不同時間條件下，晶界潤濕接觸角θ隨退火時間的延長而減小；720℃磁場退火條件下，晶界潤濕接觸角θ在施加磁場後有明顯增大，但晶界溝的深度隨磁場強度增加不明顯；720℃退火條件下，通過EPMA微區成分分析可以看出，磁場對晶界處Zn元素沿晶界方向和垂直於晶界方向的擴散起促進作用。 磁場晶界處原子擴散和相穩定性等的影響必導致界面能改變，是導致磁場條件晶界潤濕行為發生變化的主要原因。
