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快速凝固Ti-Cu-Fe合金的相组成与组织演变规律

鲁晓宇 廖霜 阮莹 代富平

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快速凝固Ti-Cu-Fe合金的相组成与组织演变规律

鲁晓宇, 廖霜, 阮莹, 代富平

Phase constitution and microstructure evolution of rapidly solidified Ti-Cu-Fe alloy

Lu Xiao-Yu, Liao Shuang, Ruan Ying, Dai Fu-Ping
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  • 采用落管无容器处理技术实现了Ti61.2Cu32.5Fe6.3三元包共晶合金在自由落体条件下的快速凝固, 获得了直径为801120 m液滴的凝固组织. 实验中获得的过冷度范围为34293 K, 最大过冷度达0.23TL. 研究发现, 在自由落体条件下, 由于受到无容器、微重力、超高真空等因素的影响, 合金熔体的凝固组织中包含Cu0.8Fe0.2Ti相、CuTi2相和CuTi3 相, 显著偏离了平衡状态. Cu0.8Fe0.2Ti为初生相, 同时又与CuTi2相形成两相共晶; CuTi3相则呈现枝晶形貌, 并发生了明显的溶质截留效应. 随着过冷度的增大, 共晶组织由层片共晶向不规则共晶转变, 形貌由长条状共晶团变为椭球状共晶团, 最终变为球状共晶胞; Cu0.8Fe0.2Ti相枝晶形貌由粗大枝晶变为碎断枝晶, 进一步变成不规则的粒状晶粒; CuTi3相枝晶则由碎块状转变为完整枝晶.
    Ternary Ti61.2Cu32.5Fe6.3 quasiperitectic alloy is rapidly solidified in drop tube. The diameter of the obtained droplets varies from 80 to 1120 m. The theoretical analysis indicates that the range of undercooling is from 34 to 293 K (0.23TL). Due to the influences of containerless, microgravity, ultrahigh vacuum, etc, the microstructure of solidified alloy is composed of Cu0.8Fe0.2Ti phase, CuTi2 phase and CuTi3 phase. This result deviates appreciably from the equilibrium state. CuTi3 phase exhibits a conspicuous solute trapping effect during rapid solidification. The microstructure of alloy consists chiefly of eutectic (Cu0.8Fe0.2Ti and CuTi2 phases) and dendrites (Cu0.8Fe0.2Ti, CuTi3) structure. With the increase of undercooling, the microstructure of eutectic experiences a transition from strip eutectic cell to ellipsoidal eutectic cell to spherical eutectic cell; the morphology of Cu0.8Fe0.2Ti dendrite experiences a transition from coarse dendrites to broken dendrites to anomalous grain; while the morphology of CuTi3 dendrite changes from small block to coarse dendrite.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51001087, 51171153)、陕西省自然科学基础研究计划(批准号: 2009JQ6002)、教育部博士点基金(批准号: 20106102120052)和西北工业大学基础研究基金(批准号: JC201049, JC201157)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51001087, 51171153), the Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China (Grant No. 2009JQ6002) , the Ph. D. Programs Foundation of Ministry of Education of China (Grant No. 20106102120052) and the NPU Foundation for Fundamental Research, China (Grant Nos. JC201049, JC201157).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-31
  • 修回日期:  2012-05-18
  • 刊出日期:  2012-11-05

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