《難混溶合金液液相變/分離同步輻射實時成像研究》是依託大連理工大學,由王同敏擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：難混溶合金液液相變/分離同步輻射實時成像研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王同敏
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
難混溶合金凝固過程存在獨特的液液不混溶區，可形成軟相顆粒分布於硬相基體上具有特殊性能的凝固組織，因而備受科學界與工業界的雙重關注。不混溶區內液液相變/分離過程很大程度決定了最終凝固組織形態，已有的地面與太空微重力實驗為理解這一過程提供了很多幫助，但合金固有的不透明特性以及凝固時的高溫環境制約著研究者們對該過程開展實驗動態觀察，實驗結果缺乏足夠的難混溶相演變動態信息。有鑒於此，本項目提出有特色的研究思路：基於同步輻射X射線成像技術，實現對難混溶合金定向凝固動態進程的實時觀察，對少量相液滴的形成、游離及粗化現象進行動態跟蹤、定量測定，進而深入理解Marangoni遷移、Stokes沉積、液滴間碰撞凝並以及液滴與液固界面間作用等動力學行為。本項目研究成果為不混溶區液液相變/分離的理論模型提供直接無假設實驗檢證，將進一步完善難混溶合金凝固理論，為探索難混溶合金新型製備技術提供動力學判據。
結題摘要
在國家自然科學基金面上基金(50971032)的資助下，依託第三代上海同步輻射光源國家重大科學裝置為平台，採用類同軸成像方法以及特殊處理的成像樣品和特別設計和製作的兩種凝固裝置，對中高溫熔點的Al-Bi難混溶合金的凝固過程進行研究，在國內首次實時成像觀察到難混溶合金第二相液滴的粗化過程。成功的觀察到了兩個相近尺寸液滴之間碰撞粗化的動態過程和尺寸相差懸殊的液滴之間的Oswald粗化的動態過程。在現有的三種難混溶合金第二相液滴粗化模型的基礎上，又提出了另外兩種第二相液滴的粗化模型，即碰撞粗化和Oswald粗化。這些成像結果為驗證和完善已有的難混溶合金第二相液滴粗化模型提供了直接的第一手實驗數據。電場在一定條件下能夠影響金屬合金的溶質分布，生長形貌等，繼而改變合金最終的性能。本課題組套用第三代上海同步輻射光源，在國際上首次實時成像觀察到脈衝電場和脈衝感應磁場作用下難混溶合金第二相液滴的動態凝固過程，並對其中得到的液滴聚合和最終的分布給出的合理的解釋。套用上海光源三維CT成像研究了中間合金對難混溶合金第二相液滴分布的影響。本項目基礎研究成果可用於深入了解難混溶合金第二相液滴的粗化和偏析機理，對如何製備出均質分布的第二相液滴有重要的指導意義。在該項目的資助下共發表了期刊論文35篇(SCI 收錄20篇，EI收錄4篇)，另有修訂中的論文1篇，審稿中的論文1篇；會議論文30篇(ISTP收錄3篇)；國際會議口頭報告10次，國內會議口頭報告14次(其中特邀報告3次)；專利8項(其中3項已授權)；鑑定1項(國際領先)；獲得中國有色金屬工業科學技術獎一等獎1項，遼寧省機械工程學會優秀論文一等獎1項，大連市機械工程學會優秀論文獎1項，第三屆全國大學生創新論壇“優秀論文獎”1項。
