深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长

臧渡洋; 王海鹏; 魏炳波

doi:10.7498/aps.56.4804

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深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长

臧渡洋 , 王海鹏 , 魏炳波

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长

臧渡洋, 王海鹏, 魏炳波

物理学报, 2007, 56(8): 4804-4809.

doi: 10.7498/aps.56.4804

Rapid dendritic growth in highly undercooled ternary Ni-Cu-Co alloy

Zang Du-Yang, Wang Hai-Peng, Wei Bing-Bo

Acta Phys. Sin., 2007, 56(8): 4804-4809.

doi: 10.7498/aps.56.4804

摘要
研究了深过冷条件下三元Ni80Cu10Co10合金的快速枝晶生长, 采用电磁悬浮无容器处理方法获得了335 K(0.2TL)的最大过冷度. X射线衍射分析与差示扫描量热分析均表明,凝固组织为α-Ni单相固溶体. 随过冷度增大, 凝固组织显著细化, 并且当过冷度达110 K时，凝固组织的形态由粗大形枝晶转变为等轴晶. 深过冷条件下溶质截留效应增强, 使得微观偏析程度减小. 对不同过冷度下合金枝晶的生长速度进

关键词:
深过冷 /

枝晶生长 /

快速凝固 /

溶质截留
Abstract
Rapid dendritic growth in undercooled liquid Ni80Cu10Co10 alloy has been investigated. This liquid ternary alloy was undercooled by a large degree up to 335 K(0.2TL) with electromagnetic levitation method. The rapidly solidified microstructure is revealed to be α-Ni solid solution phase by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. With the increase of undercooling, the microstructure is drastically refined. Its morphology transfers from coarse dendrite into equiaxial grains when undercooling exceeds 110 K. The solute microsegregation is suppressed with the enhancement of solute trapping effect under high undercooling condition. The dendritic growth velocity was measured as a function of undercooling. At extremely large undercoolings, the dendritic growth velocity of α-Ni phase is restrained by the solute diffusion of Cu and Co, and even decreases once undercooling exceeds 284 K.

Keywords:
high undercooling /

dendritic growth /

rapid solidification /

solute trapping
作者及机构信息
臧渡洋,

王海鹏,

魏炳波

1.
西北工业大学应用物理系,西安 710072

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：50121101，50395105)、西北工业大学青年科技创新基金和西北工业大学博士论文创新基金(批准号：CX200420)资助的课题.
Authors and contacts
Zang Du-Yang,

Wang Hai-Peng,

Wei Bing-Bo

1.
西北工业大学应用物理系,西安 710072
参考文献

施引文献

[1]	楚硕, 郭春文, 王志军, 李俊杰, 王锦程. 浓度相关的扩散系数对定向凝固枝晶生长的影响. 物理学报, 2019, 68(16): 166401. doi: 10.7498/aps.68.20190603
[2]	徐山森, 常健, 吴宇昊, 沙莎, 魏炳波. 液态五元Ni-Zr-Ti-Al-Cu合金快速凝固过程的高速摄影研究. 物理学报, 2019, 68(19): 196401. doi: 10.7498/aps.68.20190910
[3]	沙莎, 王伟丽, 吴宇昊, 魏炳波. 深过冷条件下Co7Mo6金属间化合物的枝晶生长和维氏硬度研究. 物理学报, 2018, 67(4): 046402. doi: 10.7498/aps.67.20172156
[4]	李路远, 阮莹, 魏炳波. 液态三元Fe-Cr-Ni合金中快速枝晶生长与溶质分布规律. 物理学报, 2018, 67(14): 146101. doi: 10.7498/aps.67.20180062
[5]	谷倩倩, 阮莹, 代富平. 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. 物理学报, 2017, 66(10): 106401. doi: 10.7498/aps.66.106401
[6]	朱海哲, 阮莹, 谷倩倩, 闫娜, 代富平. 落管中Ni-Fe-Ti合金的快速凝固机理及其磁学性能. 物理学报, 2017, 66(13): 138101. doi: 10.7498/aps.66.138101
[7]	陈克萍, 吕鹏, 王海鹏. 微重力条件下Cu-Zr共晶合金的液固相变研究. 物理学报, 2017, 66(6): 068101. doi: 10.7498/aps.66.068101
[8]	魏绍楼, 黄陆军, 常健, 杨尚京, 耿林. 液态Ti-Al合金的深过冷与快速枝晶生长. 物理学报, 2016, 65(9): 096101. doi: 10.7498/aps.65.096101
[9]	杨尚京, 王伟丽, 魏炳波. 深过冷液态Al-Ni合金中枝晶与共晶生长机理. 物理学报, 2015, 64(5): 056401. doi: 10.7498/aps.64.056401
[10]	王小娟, 阮莹, 洪振宇. Al-Cu-Ge合金的热物理性质与快速凝固规律研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098101. doi: 10.7498/aps.63.098101
[11]	王明光, 赵宇宏, 任娟娜, 穆彦青, 王伟, 杨伟明, 李爱红, 葛洪浩, 侯华. 相场法模拟NiCu合金非等温凝固枝晶生长. 物理学报, 2011, 60(4): 040507. doi: 10.7498/aps.60.040507
[12]	李志强, 王伟丽, 翟薇, 魏炳波. 快速凝固Fe62.1Sn27.9Si10合金的分层组织和偏晶胞形成机理. 物理学报, 2011, 60(10): 108101. doi: 10.7498/aps.60.108101
[13]	龙文元, 吕冬兰, 夏春, 潘美满, 蔡启舟, 陈立亮. 强迫对流影响二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟. 物理学报, 2009, 58(11): 7802-7808. doi: 10.7498/aps.58.7802
[14]	殷涵玉, 鲁晓宇. 深过冷Cu60Sn30Pb10偏晶合金的快速凝固. 物理学报, 2008, 57(7): 4341-4346. doi: 10.7498/aps.57.4341
[15]	梅策香, 阮莹, 代富平, 魏炳波. 深过冷Ag-Cu-Ge三元共晶合金的相组成与凝固特征. 物理学报, 2007, 56(2): 988-993. doi: 10.7498/aps.56.988
[16]	龙文元, 蔡启舟, 魏伯康, 陈立亮. 相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长. 物理学报, 2006, 55(3): 1341-1345. doi: 10.7498/aps.55.1341
[17]	徐锦锋, 魏炳波. 快速凝固Co-Cu包晶合金的电学性能. 物理学报, 2005, 54(7): 3444-3450. doi: 10.7498/aps.54.3444
[18]	杨弘, 张清光, 陈民. 热扰动对过冷熔体中二次枝晶生长影响的相场法模拟. 物理学报, 2005, 54(8): 3740-3744. doi: 10.7498/aps.54.3740
[19]	姚文静, 杨春, 韩秀君, 陈民, 魏炳波, 过增元. 微重力条件下Ni-Cu合金的快速枝晶生长研究. 物理学报, 2003, 52(2): 448-453. doi: 10.7498/aps.52.448
[20]	于艳梅, 杨根仓, 赵达文, 吕衣礼, A. KARMA, C. BECKERMANN. 过冷熔体中枝晶生长的相场法数值模拟. 物理学报, 2001, 50(12): 2423-2428. doi: 10.7498/aps.50.2423

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物理学报. 2007, 56(8): 4804-4809.

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长

1. 西北工业大学应用物理系,西安 710072

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：50121101，50395105)、西北工业大学青年科技创新基金和西北工业大学博士论文创新基金(批准号：CX200420)资助的课题.

收稿日期: 2006-09-29
修回日期: 2007-03-07
刊出日期: 2007-04-05

摘要: 研究了深过冷条件下三元Ni80Cu10Co10合金的快速枝晶生长, 采用电磁悬浮无容器处理方法获得了335 K(0.2TL)的最大过冷度. X射线衍射分析与差示扫描量热分析均表明,凝固组织为α-Ni单相固溶体. 随过冷度增大, 凝固组织显著细化, 并且当过冷度达110 K时，凝固组织的形态由粗大形枝晶转变为等轴晶. 深过冷条件下溶质截留效应增强, 使得微观偏析程度减小. 对不同过冷度下合金枝晶的生长速度进

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