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复合材料/胶粘剂 |
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偏晶合金凝固机理及组织控制获得创新成果 |
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| http://cn.newmaker.com
2/6/2007 2:02:00 PM
佳工机电网
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近日，中国科学院金属研究所赵九洲研究员领导的课题组建立了能描述实际条件下偏晶合金凝固过程的综合理论模型，并研制了模拟软件，揭示了实际凝固条件下偏晶合金凝固组织的形成过程、影响因素与控制方法。这一研究成果获得了2006年辽宁省自然科学二等奖，相关研究成果已陆续发表在Applied Physics Letters、Acta Materialia等国际学术期刊上。
偏晶合金是一类应用十分广泛的材料，该类合金凝固时存在液—液相变过程，极易形成偏析严重的组织。这一难题限制了该种材料的开发应用，也给其凝固过程研究带来了极大困难。
液—液相变过程中的组织演变决定着偏晶合金的最终凝固组织，它是弥散相液滴形核、扩散长大、空间迁移、碰撞凝并等因素共同作用的结果，十分复杂。通常，人们在对实际过程作不切实际的简化假设条件下，用解析法研究单一机制作用下的组织形成过程，一直没有一个能描述偏晶合金凝固过程的完整理论模型，这限制了人们对偏晶合金凝固的认识。
另外，偏晶合金液滴凝固后经常呈现“鸡蛋”结构的壳型组织。该结构的形成机理一直迷惑着人们，曾被美国《科学》杂志列为科学之谜。
赵九洲领导的课题组发现，这种组织的形成由“弥散相液滴异质形核特性”、“两液相间界面能及其随温度变化关系”、“凝固界面与弥散液滴相互排斥”等因素共同决定。弥散相液滴异质形核特性决定了壳型组织的种类(弥散相壳或基体相壳)。基于该发现，课题组提出了一种具有壳型复合组织电子焊料粉末的制备技术及相关设备的设计。
和液—固相变不同，液—液相变过程中存在着液核的布朗凝并现象。该过程一直为人们所忽视。赵九洲领导的课题组发现，布朗凝并对在形核初期影响很弱，但在形核后期有相当明显的影响。
因此，该课题组提出了用恒定磁场作用下的快速连铸技术制备偏晶合金的思想，并研制了相应的实验装置。结果证明，恒定磁场可以减缓偏晶合金液—液相变过程中弥散相液滴粗化，减轻偏析，有利于获得弥散相均匀分布的组织。
据了解，赵九洲领导的课题组还建立了喷射成形条件下偏晶合金凝固过程模型、沉积坯形状演变及冷却过程模型，研发了过程模拟与工艺参数优化设计软件。通过模拟与实验相结合，研究了喷射成形条件下雾化液滴的凝固过程和沉积坯的形状演变过程，研制了圆柱坯、管坯的喷射成形工艺，为用喷射成形技术制备高性能合金材料奠定了基础。
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