贾飞，赵丹，李宇佳，李小亮，宁少晨，曲扬

摘要：利用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）原位观察薄带连铸Cu-3.2Ni-0.75Si合金在不同冷却速率下的凝固过程，定量分析了结晶温度和凝固组织二次枝晶间距依赖于冷却速率的函数关系。结果表明：冷却速率的提高可以显著降低合金的结晶温度，减小合金凝固组织的二次枝晶间距，当冷却速率由0.1 ℃/s提高至100 ℃/s时，结晶温度由1 096 ℃降低至890 ℃，二次枝晶间距由77.5 μm减小至23.5 μm，结晶温度和二次枝晶间距依赖于冷却速率的函数关系式分别为TL→S=194×（-v/14）+895和λ2=60×v-0.11。薄带连铸的亚快速凝固特点可以显著细化合金凝固组织，抑制Ni、Si元素的显微偏析，其原因在于冷却速率的提高加大了合金熔体结晶时的初始过冷度。

关键词：原位观察;薄带连铸;Cu-Ni-Si合金;二次枝晶间距;凝固机理

中图分类号：TG146.1      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）10-0119-07

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.10.20

0    前言

Cu-Ni-Si合金具有較高的强度、优良的导电性、耐热稳定性和易于加工等优点，被广泛应用于电子连接器、引线框架材料和电子封装材料等领域，是目前应用前景较为光明的高性能铜合金材料[1-3]。一般采用熔铸、均匀化、热轧、固溶、冷轧和时效工序制备Cu-Ni-Si合金，工艺流程繁琐，并且由于铁模熔铸时合金熔体的冷却速率较为缓慢，合金凝固组织往往存在晶粒粗大、枝晶偏析严重和溶质元素固溶低等问题，严重制约了Cu-Ni-Si合金的发展[4-6]。国内外相关研究表明，提高冷却速率可以显著降低合金凝固时的结晶温度，进而增大结晶过冷度，提高结晶驱动力，使合金熔体形核率的增加比晶核长大速率更快，从而起到细化合金凝固组织的作用[7-8]。……