《Cu基液相調幅分解型合金凝固組織的演變機理及其控制》是依託廈門大學，由劉興軍擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：Cu基液相調幅分解型合金凝固組織的演變機理及其控制
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：劉興軍
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於實驗測定和熱力學計算，建立幾種Cu基合金體系的熱力學資料庫，預測體系調幅分解反應的溫度和成分範圍；在此基礎上，對具有液相調幅分解反應的合金進行快速連續凝固和氣體霧化凝固實驗，研究其常規和快速冷卻條件下的凝固特性、凝固組織自包裹複合機理和影響因素；建立液相調幅分解型合金凝固過程的相場(定性或半定量)和群體動力學(定量)模型，研究耦合求解凝固動力學模型、合金熱力學數據、濃度場、流場和溫度場的方法，模擬研究調幅分解型合金凝固組織演變過程，闡明自包裹核/殼結構凝固組織和彌散型凝固組織的形成機理、關鍵影響因素和控制方法；進而，套用所建立的模型和研究方法，系統研究在自包裹複合焊球和高強度、高導電觸點材料方面有套用背景的兩個液相調幅分解型合金系的凝固規律，提出通過合理設計合金成分和凝固工藝參數，獲得不同的複合凝固組織、滿足工業需求的方法，為液相調幅分解型合金的製備與套用奠定理論基礎。
結題摘要
本研究主要通過合金法對Cu基液相調幅分解型合金系的相平衡及相變進行了實驗測定，並利用CALPHAD方法對上述合金系的相圖進行了熱力學最佳化與計算，建立了Cu基液相調幅分解型合金相圖熱力學資料庫。同時，本研究建立了液相調幅分解型合金凝固過程的相場和群體動力學模型，探明了自包裹核/殼結構凝固組織和彌散型凝固組織的形成機理、關鍵影響因素和控制方法。進而，在利用所建立的熱力學資料庫和模型進行合金設計的基礎上，系統研究了自包裹複合焊球和高強度、高導電觸點材料兩個液相調幅分解型合金系的凝固規律。全面完成了計畫研究內容。本研究的主要內容如下： （1）通過合金法，利用顯微組織觀察、電子探針（EPMA）成分分析及差示掃描量熱分析（DSC）等技術實驗測定了Cu-Co基、Cu-Fe基、Cu-Cr基、Cu-Mo基以及Cu-V基共14個三元系的相平衡。基於本研究得到的實驗結果，利用CALPHAD 技術對上述各三元系相圖進行了熱力學最佳化與計算，計算結果與實驗數據吻合得較好。 （2）分析了液相調幅分解型合金凝固時兩液相流動、傳熱、傳質過程特性，建立了流場、溫度場、濃度場控制方程及數值求解方法；建立了液相調幅分解型合金凝固過程組織演變的群體動力學模型；建立了多元合金枝晶型凝固組織形成過程的模型；研發了耦合求解溫度場、濃度場、流場和合金熱力學的模擬方法。對熱力學參數較準確的Al-Pb-Sn系開展了氣體霧化快速凝固實驗與模擬，驗證了所建模型及算法的正確性；對Cu-Co-Fe系、Cu-Cr-Fe系以及Cu-Bi-Sn系開展了相關快速凝固實驗與模擬，揭示了上述合金系快速凝固組織形成機理。 （3）在利用多元液相調幅分解型合金系相圖熱力學資料庫進行成分設計的基礎上，在Cu-Co-Si-B體系中製備了一系列液相分離誘發晶體/非晶複合粉體；在Cu-Co-Ni-Ag-B體系中製備了金屬/硼化物陶瓷的複合粉體。 （4）建立調幅分解型合金氣體霧化快速凝固過程和薄膜沉積過程的相場模型，研發了耦合求解流場、溫度場、濃度場、熱力學函式模型的模擬方法。套用所建立的調幅分解型合金氣相場模型分別模擬了Cu-Fe合金氣體霧化條件下快速凝固過程和調幅分解型合金薄膜沉積過程。
