三元Co-Cu-Pb偏晶合金的快速凝固组织形成规律研究  

Microstructure formation mechanism of rapidly solidified ternary Co-Cu-Pb monotectic alloys

作　　者：闫娜[1] 王伟丽[1] 代富平[1] 魏炳波[1] 

机构地区：[1]西北工业大学,应用物理系,西安710072

出　　处：《物理学报》2011年第3期465-473,共9页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50971105);陕西省自然科学基金研究计划(批准号:2009JQ6002);西北工业大学基础研究基金(批准号:JC201050和G9KY1021)资助的课题~~

摘　　要：在自由落体条件下实现了三元Co-Cu-Pb合金的液相分离与快速凝固.实验发现,随液滴直径减小,Co51Cu47Pb2合金液滴发生由枝晶→两层壳核→枝晶组织的转变,Co47Cu44Pb9合金液滴的组织形态由壳核组织演化为均匀组织.两种合金的快速凝固组织均由α(Co),(Cu)和(Pb)固溶体三相组成,α(Co)和(Cu)相主要以枝晶方式生长,(Pb)相分布在(Cu)枝晶间.实验与计算表明,(Co)/(Pb)液液界面能远大于(Cu)/(Pb)和(Co)/(Cu)之间的界面能,(Co)和(Pb)相的润湿性较差.根据合金液滴的凝固组织特征,确定了Co-Cu-Pb合金的三种凝固路径,其凝固过程涉及液相分离L→L1(Cu)+L2(Co)、包晶转变α(Co)+L→(Cu)和偏晶转变L(Cu)→S(Cu)+L(Pb).The metastable phase separation and rapid solidification of ternary Co-Cu-Pb monotectic alloys have been investigated under free fall condition. With the decrease of droplet diameter,the microstructures of Co51 Cu47 Pb2 and Co47 Cu44 Pb9 alloys display a＂dendrite→ core-shell→ dendrite＂transformation and a morphology transition from core-shell to homogeneous microstructure,respectively. X-ray diffraction analysis indicates that the solidified microstructures are composed of α （Co）,（Cu） and （ Pb） phases. α （ Co） and （ Cu） phases grow mainly in dendritic manner,and （ Pb） phase is distributed interdendritically among （ Cu） phase. Both experimental results and theoretical calculations reveal that the interfacial energy between （Co） /（Pb） liquid phases is larger than thoses of （Co） /（Cu） and （Cu） /（ Pb） phases. The weak wetting ability between （ Co） and （ Pb） liquids results in the distribution of （ Pb） phase inside the Cu-rich zone instead of Co-rich zone. Three possible solidification routes are deduced according to the solidification microstructure,in which the solidification process consists of phase separation L→L1 （ Cu） ＋ L2 （ Co）,peritectic transformation α（ Co） ＋ L →（Cu） and monotectic transformation L（Cu）→S（Cu） ＋ L（Pb）.

关 键 词：液相分离 偏晶合金 快速凝固 自由落体 

分 类 号：TG111.4[金属学及工艺—物理冶金]