Al-Ag-Ge合金熔凝过程中液相流动机制与旋涡组织形成的相关规律研究

摘要：

采用电磁悬浮、感应熔炼、电弧熔炼和电阻熔炼等四种实验技术,并结合有限元数值模拟方法,系统地研究了Al70Ag20Gei0合金的液相流动规律与凝固机制.与常规慢速凝固情况不同,Al70Ag20Ge10合金在这四种实验条件下均能形成一种特殊的旋涡状凝固组织,旋涡组织的形成受到凝固前熔体内的液相流动与冷却速率的影响.在电磁悬浮与感应熔炼过程中洛伦兹力驱动熔体内的湍流流动,电弧熔炼过程中的湍流流动主要由电弧力引起,在电阻熔炼方式中则受表面张力与浮力驱动引起熔体内的层流流动.在快速流动的作用下,Ag2Al相领先于近平衡条件下的(Al)相首先形核并以亚稳的旋涡状枝晶形态生长,在生长过程中保留了合金熔体的流场运动形态.当冷却速率增加时亚稳Ag2Al枝晶快速生长,凝固组织中的旋涡密度随之增加.随流场驱动力增强,亚稳Ag2Al枝晶生长的曲率半径减小,旋涡组织中各相之间的竞争形核与生长更加显著,最终旋涡组织内部完全形成不规则(Al)+Ag2Al+(Ge)三相共晶.

关键词：液相流动、冷却速率、共晶、快速凝固、凝固组织

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分类号：TG146.21;TG255;G640

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;陕西省杰出青年科学基金;陕西省科技创新团队项目

在线出版日期：2022-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：941-956