Fe_Cu亚包晶合金快速凝固过程中富铁相的行为(论文翻译).docVIP

 PAGE 12 文 献 翻 译 论文名称 Fe-Cu亚包晶合金快速凝固过程中富铁相的行为 学 院 材料科学与工程学院 班 级 105090102 学生姓名 杨海龙 学 号 10509010232 指导老师 周志明 Fe-Cu亚包晶合金快速凝固过程中富铁相的行为 何杰 赵九州 （中国沈阳市维华路72号中科院金属研究所 110016） 2005年5月12日收到的修订版，于5月19日通过。 摘要：Cu85Fe15合金粉采用高压气体雾化技术生产。对微观粉末进行了分析，结果表明，当直径小于224um的时候液-液相转变为雾化液滴。随着粉末的大小越小，富铁相的领域就越低，但它们的密度反而越大。一个用来描述雾化液滴通过亚稳混溶冷却的微观演变的模型已经开发出来。对Cu85Fe15合金的计算已经演示过了。其实验和模拟结果也进行了详细的讨论。 关键词： Cu-Fe合金;稳混溶隙;快速凝固;雾化;建模 1.说明 Cu-Fe合金是一种高强度，高电变导热材料[1-3]。当铁磁富铁相以纳米粒子的形式分散在顺磁富铜矩阵中时，该合金表现出巨磁电阻和其他悬而未决的物理性质[4]。它有巨大的潜力用来生产磁带，光器件和传感器的材料[5,6]。但是由于在凝固过程中其组分一般要发生分离，所以Cu-Fe合金的应用是有限制的。最近的研究表明，快速凝固技术在制造这种预期的合金微观结构具有巨大的潜力[7]。Cu - Fe合金系统是有名的晶系统，它也展示了在冷液体状态下亚混溶隙，如图一所示。当单相液体冷到混溶隙，它分为两个液体：一种是富铜（L1）和在另一种是富铁（L2）。虽然很多研究铜铁合金已进行[9-12],其中大多数是重点热力学方面。到目前为止，对动力学的液液的相变知之甚少。我们已经开发了一种数值模型描述通过稳混溶差距Cu-Fe合金熔体冷却时的组织演变过程。该模型是赵九州等人开发的一种新模型。它考虑到影响的体积分数的相相液滴在其扩散的增长速度。形成的微观结构雾化液滴已被计算。采用高压气体雾化技术对Cu-Fe合金快速凝固进行实验了。数值计算与实验结果进行了比较。 2. 实验程序 利用高压气体雾化氮气制备了雾化粉末Cu85Fe15合金。粉末的直径是从20um到280um之间。为了观察合金粉末的显微组织，对该粉末进行了网格划分和抛光处理。微观结构表征的分析是利用配备了能量色散X射线分析的电子扫描显微镜。 3.实验结果 对于Cu85Fe15合金，如果过冷单相液体小于71K ，雾化液滴发生液固转变（见图1）。实验结果表明，该微观组织由初级的γ-Fe和雾化粉末中的直径介于224um至280um的晶体反应产物组成。而γ-Fe树突和富铁相共存区粉末的直径介于180-224um。雾化粉末的微观结构的直径在200um（见图2）。随着温度的降低，富铁和富铜液相的成分通过双结线变化。过冷的富铁液相大于相同条件下的富铜液相（见图一）。富铁相的固化阶段，因此，首先通过冷却到达稳态。 图一 Cu-Fe合金的相图 液相下的虚线曲线是双结线。XC是的临界浓度为57％的铁，TC是临界温度1694K[10]。L1和L2分别是是富铜相，富铁相。TL1和TL2的过冷度相应的是L1和L2 。 图二 直径为200um的Cu85Fe15粉末微观结构 混溶差距和γ-铁的增长然后直接从富铁领域进入基质液，如图2所示。随着雾化液滴尺寸的减少，过冷的雾化液滴数量增加。液-液发生相变的完全雾化液滴直径介于20至180um。图3(a和b) 显示显微粉末直径分别在110和30um。黑球是富铁相的领域，另一种是富铜矩阵。结果表明，相相领域是同源分散在基质阶段。富铁相的平均直径，如图3（A和B）分别约0.72和0.41um。相相的粒度分布已经由体视学方法确定[13]。结果如图四所示。在直径110um的合金粉末中富铁相的直径领域范围从0.27至1.17um。然而在直径为30um的合金粉末中富铁相的直径范围则是从0.15至0.63um。它的粒度分布接近正态分布，正如图四所示的实现图。 图3 微观的Cu85Fe15粉末直径在110 um（a）和30um（b） 图4 直径在110um(a)和30um(b)的Cu85Fe15粉末富铁领