张 波, 鲁晓宇, 代富平, 阮 莹

(西北工业大学 应用物理系，西安 710072)

深过冷Fe-Mo合金中初生α-Fe相的快速生长

张 波, 鲁晓宇, 代富平, 阮 莹

(西北工业大学 应用物理系，西安 710072)

采用落管无容器处理技术实现Fe-8%Mo和Fe-26%Mo合金的深过冷快速凝固。结果表明：大尺寸Fe-8%Mo合金液滴的凝固组织由α-Fe枝晶晶粒组成，溶质Mo主要富集于晶界处。随着合金粒子直径的减小，α-Fe相组织形态由粗大枝晶向等轴晶转变并显著细化，同时α-Fe相的微观偏析逐渐减弱。当粒子直径减小到约100 μm时，发生显著的溶质截留效应，过冷度和冷却速率的增大抑制了溶质Mo的扩散。大尺寸Fe-26%Mo合金液滴的快速凝固组织由残余α-Fe相和层片共析组织(μ+α-Fe)组成，且随着粒子直径的减小，凝固组织由层片状逐渐转变为颗粒状。理论计算表明，随着过冷度的增大，α-Fe枝晶发生由溶质扩散控制生长向热扩散控制生长的转变。发生该转变所需的临界过冷度随合金中Mo含量的增大而增大。

深过冷；快速凝固；溶质截留；枝晶生长；落管

金属的深过冷快速凝固目前是凝聚态物理和材料科学领域的热点课题[1-4]，而空间材料科学作为其重要分支越来越引起人们的重视。作为实现深过冷的一种有效途径，落管无容器处理技术可以有效模拟空间环境“超高真空、微重力和无容器”的状态，避免与容器壁接触而诱发异质形核，从而促使液态合金获得较大的过冷度并实现快速凝固[5-7]。 深过冷条件改变了熔体凝固过程中的晶体形核和传质传热规律，金属在液固相变过程中远远偏离平衡态，使生成相的形核次序、生长方式、组织形态和溶质分布等出现新的规律，对新材料、新工艺的发展及相关基础理论的研究具有重要意义。……