Cu-Sn包晶合金定向凝固組織研究.pdf

1、包晶凝固是十分重要的相變過程,許多結構和功能材料的制備都涉及到包晶反應.近年來,包晶凝固研究主要集中在:初生相和包晶相的形核與生長、帶狀組織、共生生長以及相選擇等方面,但對包晶合金定向凝固組織的特征尺度(枝晶間距、相的大小和相體積分數(shù)等)隨凝固條件的變化規(guī)律研究較少.因此,進行這方面研究對于豐富包晶凝固理論以及改善包晶合金性能有重要指導意義.該文以Cu-Sn合金為研究對象,選Cu-69wt.％Sn、Cu-73wt.％Sn和Cu-75wt

2、.％Sn三組過包晶成分,在1μm/s~5000μm/s的凝固速度區(qū)間開展了定向凝固實驗研究.通過光學金相、電子顯微分析及定量金相技術對凝固組織的形貌、相組成和凝固組織中初生ε相的一次枝晶間距λ、初生ε相與包晶η相的厚度以及共晶體體積分數(shù)隨凝固條件的變化規(guī)律進行了研究.研究結果表明:所獲得的凝固試樣都存在一段初始過渡區(qū),加熱溫度和抽拉速度對過渡區(qū)組織和界面位置有影響;在1μm/s~1000μm/s的抽拉速率范圍內(nèi),Cu-69wt.％Sn和

3、Cu-73wt.％Sn過包晶合金的最終凝固組織由包晶相包裹初生相的板條和其間的共晶體構成,與平衡凝固下的兩相組織(包晶η相和共晶體)有很大區(qū)別;Cu-69wt.％Sn合金的凝固組織在100~500μm/s抽拉速度區(qū)間出現(xiàn)了定向向不定向的轉(zhuǎn)變;初生ε相的厚度在抽拉速度小于5μm/s時變化不大,其后隨凝固速度的提高,ε相的厚度逐漸減小,其一次枝晶間距入與凝固速度V在1μm/s~50μm/s的低速段回歸規(guī)律符合:λV<'0.312>=176μ