谷倩倩 阮莹 代富平

(西北工业大学应用物理系,西安 710072)

微重力下Fe-Al-Nb合金液滴的快速凝固机理及其对显微硬度的影响∗

谷倩倩 阮莹†代富平

(西北工业大学应用物理系,西安 710072)

(2017年1月16日收到;2017年3月2日收到修改稿)

采用落管无容器处理技术实现了Fe67.5Al22.8Nb9.7三元合金在微重力条件下的快速凝固,获得了直径为40—1000µm的合金液滴.实验中合金液滴的过冷度范围为50—216 K,冷却速率随着液滴直径的减小由1.23×103K·s−1增大到5.53×105K·s−1.研究发现,Fe67.5Al22.8Nb9.7合金液滴的凝固组织均由Nb(Fe,Al)2相和(αFe)相组成,且随着液滴直径的减小,初生Nb(Fe,Al)2相由树枝晶转变为等轴晶,共晶组织发生了约3倍的细化且生长特征由层片共晶向碎断共晶转变;硬质初生Nb(Fe,Al)2相的析出有效提高了合金的显微硬度.与电磁悬浮条件下同过冷合金的凝固组织对比发现,落管条件下的合金液滴凝固组织更细化,使得合金显微硬度提高了2%—6%.

∶共晶生长,快速凝固,深过冷,显微硬度

PACS∶64.70.D—,81.05.Bx,81.10.Mx,62.20.—xDOI∶10.7498/aps.66.106401

1 引 言

液态金属的快速凝固具有可以实现固溶度扩展、组织细化明显、成分均匀化等特点,具有广阔的应用前景,是材料科学领域的重要研究课题[1−5].与常规凝固相比,深过冷条件使得液态熔体在凝固过程中远远偏离平衡态,生成相的生长方式、相转变机理、微观组织形态等出现新的规律,对新型材料的发展及应用具有重要意义[6−8].目前,实现深过冷液态金属快速凝固的技术主要有落管无容器处理技术、熔融玻璃净化法、喷射雾化法、电磁悬浮、静电悬浮和声悬浮等悬浮技……