目錄
前言
第1章 偏晶型合金快速凝固熱力學(xué)與動力學(xué) 1
1.1 偏晶型合金的液相分離過程熱力學(xué) 1
1.1.1 偏晶合金的穩(wěn)定液相分離 1
1.1.2 包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 2
1.1.3 吉布斯自由能變化曲線 3
1.2 偏晶型合金的凝固動力學(xué) 7
1.2.1 第二液相與固相形核 7
1.2.2 第二液相聚集長大 12
1.2.3 斯托克斯運(yùn)動與馬蘭戈尼遷移 15
1.2.4 微滴與凝固界面的相互作用 18
1.2.5 固相生長過程中的溶質(zhì)截留效應(yīng) 19
1.3 偏晶型合金的快速凝固特征 21
1.3.1 重力場下的組織演化——分層組織 22
1.3.2 微重力場下的組織演化——?dú)ず私M織 22
1.3.3 微重力場下的組織演化——彌散組織 23
1.3.4 復(fù)合纖維或棒狀組織 23
1.3.5 固相枝晶生長特征 24
1.4 偏晶型合金凝固過程的理論分析 26
1.4.1 三維液相分離熱力學(xué)模擬計(jì)算 26
1.4.2 液相分離格子玻爾茲曼模型 28
1.4.3 三相分離相場模型的建立 28
1.4.4 濃度場控制方程 29
1.5 偏晶型合金的典型凝固過程 30
1.5.1 等溫凝固與定向凝固 30
1.5.2 急冷快速凝固 32
1.5.3 深過冷快速凝固 34
1.5.4 空間快速凝固 36
參考文獻(xiàn) 38
第2 章 偏晶型合金的急冷快速凝固 46
2.1 急冷條件下偏晶型合金的液相分離特征 46
2.2 三元偏晶合金的急冷快速凝固 48
2.2.1 組織演化特征 48
2.2.2 溶質(zhì)分布特征 51
2.3 急冷快速凝固過程中的包晶合金亞穩(wěn)液相分離 51
2.3.1 三元Fe62.5Cu27.5Sn10合金的亞穩(wěn)液相分離 51
2.3.2 三元Fe37.5Cu37.5Sn25合金中枝晶生長機(jī)制 52
2.3.3 三元Fe27.5Cu62.5Sn10合金急冷組織演化規(guī)律 55
2.4 摻雜Si元素對包晶合金的影響特征 57
2.4.1 急冷快速凝固組織形態(tài) 57
2.4.2 分離液相的流動規(guī)律 59
2.4.3 纖維狀組織的演變過程 61
參考文獻(xiàn) 64
第3 章 偏晶型合金的深過冷快速凝固 66
3.1 二元Fe-Sn偏晶合金的快速凝固組織演化過程 66
3.2 三元Fe-Sn-Si偏晶合金的宏觀相分離 68
3.2.1 熱分析與相組成 68
3.2.2 液相分離特征 70
3.2.3 初生FeSi相的組織形態(tài) 73
3.2.4 初生FeSi相的枝晶生長 75
3.2.5 富Fe區(qū)中(Sn)相凝固特征 77
3.3 深過冷二元Fe50Cu50包晶合金快速凝固 77
3.3.1 相組成和冷卻曲線 78
3.3.2 亞穩(wěn)液相分離 79
3.3.3 枝晶生長特征 82
3.3.4 溶質(zhì)再分配 86
3.4 摻雜Sn元素后包晶合金亞穩(wěn)液相分離與快速枝晶生長 89
3.4.1 三元Fe62.5Cu27.5Sn10包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 89
3.4.2 深過冷Fe47.5Cu47.5Sn5合金的液相分離與枝晶生長 94
3.5 Ge和Si元素對包晶合金液相分離的影響 103
3.5.1 大體積Fe-Cu-Ge合金的深過冷快速凝固 103
3.5.2 深過冷三元Fe48Cu48Si4合金的快速凝固機(jī)制 112
3.5.3 三元Fe35Cu35Si30合金的亞穩(wěn)液相分離和枝晶凝固 118
參考文獻(xiàn) 127
第4 章 微重力場下偏晶合金的液相分離 129
4.1 二元Fe-Sn合金的深過冷快速凝固 130
4.1.1 自由落體條件下二元Fe69Sn31合金的快速凝固 131
4.1.2 深過冷二元Fe58.6Sn41.4合金的組織演化過程 140
4.1.3 多層殼核組織形成機(jī)理 152
4.1.4 二元Fe41.5Sn58.5合金的晶體生長特性 165
4.2 二元難混溶水溶液的仿真模擬 173
4.2.1 SCN-H2O液相分離結(jié)構(gòu) 174
4.2.2 SCN-H2O溶液的流體動力學(xué) 174
4.3 三元Fe-Sn-Si/Fe-Sn-Ge合金的液相分離 178
4.3.1 Fe37Sn32Si31合金液滴的宏觀偏析與組織演化規(guī)律 178
4.3.2 三元Fe-Sn-Si/Fe-Sn-Ge偏晶合金液相分離過程中的形貌調(diào)控 190
參考文獻(xiàn) 205
第5 章 空間環(huán)境中包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 208
5.1 自由落體條件下二元Fe-Cu包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 208
5.2 三元Fe-Cu-Sn合金液滴的快速凝固機(jī)制 218
5.2.1 自由落體條件下Fe47.5Cu47.5Sn5合金液滴的凝固組織 218
5.2.2 三元Fe27.5Cu62.5Sn10合金液滴的組織演化規(guī)律 226
5.3 空間模擬條件下三元Fe-Cu-Ge/Fe-Cu-Si包晶合金的快速凝固 230
5.3.1 三元Fe-Cu-Ge包晶合金的液相分離與快速凝固 230
5.3.2 微重力場下Fe48Cu48Si4合金液滴的組織演化 237
5.4 空間模擬條件下的三重液相分離 245
5.4.1 低Pb含量三元Co-Cu-Pb合金的快速凝固組織演化規(guī)律 247
5.4.2 高Pb含量三元Co-Cu-Pb合金的組織演化規(guī)律 251
參考文獻(xiàn) 267
第6 章 高熵合金的液相分離與快速凝固 270
6.1 Cu含量變化對CoCrFeNi基高熵合金的影響 270
6.1.1 大體積高熵合金的深過冷與液相分離現(xiàn)象 270
6.1.2 空間模擬條件下高熵合金的液相分離與快速凝固 280
6.2 Fe/Sn 元素影響高熵合金液相分離過程 293
6.2.1 CoCrCuFe1.5Ni高熵合金的組織演化 293
6.2.2 CoCrCuFe2.0Ni高熵合金的液相分離 294
6.2.3 加入Sn元素后的液相分離特征 297
6.3 微重力場下高熵合金的凝固組織特征 299
6.3.1 CoCrFeNiCu高熵合金組織形貌演變規(guī)律 299
6.3.2 落管中CoCrFeNiCu2高熵合金的快速凝固 302
參考文獻(xiàn) 306