Please wait a minute...
金属学报  2015, Vol. 51 Issue (7): 883-888    DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00469
  本期目录 | 过刊浏览 |
Cu-Co-Fe合金雾化合金液滴凝固过程研究*
赵雷1,2,江鸿翔2,AHMAD Tauseef2,赵九洲2()
2 中国科学院金属研究所, 沈阳 110016
STUDY OF SOLIDIFICATION FOR GAS-ATOMIZED DROPLET OF Cu-Co-Fe ALLOY
Lei ZHAO1,2,Hongxiang JIANG2,Tauseef AHMAD2,Jiuzhou ZHAO2()
1 School of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun 113001
2 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
全文: PDF(2474 KB)   HTML
摘要: 

对Cu-10%Co-10%Fe (质量分数)亚稳液态组元不混溶合金开展了气体雾化快速凝固实验, 制备了富Fe-Co相球形粒子均匀分布于基体Cu的复合粉末, 建立了Cu-Co-Fe合金雾化液滴冷却过程中的温度场、浓度场和液-液相变动力学控制方程, 研发了耦合合金热力学和相变动力学的模拟方法, 模拟分析了Cu-10%Co-10%Fe合金雾化液滴的凝固组织形成过程. 实验和模拟结果表明, 在气体雾化快速凝固条件下, 液-液相变过程中富Fe-Co相液滴Marangoni迁移和Ostwald熟化的影响很弱, 粉末中心绝大部分区域内富Fe-Co相粒子的空间分布均匀. 对于直径小于220 mm的Cu-10%Co-10%Fe合金粉末, 富Fe-Co相粒子的平均半径Ra和数量密度N与雾化粉末直径d之间符合指数关系.

关键词 Cu-Co-Fe合金液相分离快速凝固建模及模拟    
Key wordsCu-Co-Fe alloy    liquid phase decomposition    rapid solidification    modeling and simulation
    
基金资助:*国家自然科学基金项目51271185,51031003和51471173资助

引用本文:

赵雷,江鸿翔,AHMAD Tauseef,赵九洲. Cu-Co-Fe合金雾化合金液滴凝固过程研究*[J]. 金属学报, 2015, 51(7): 883-888.
Lei ZHAO, Hongxiang JIANG, Tauseef AHMAD, Jiuzhou ZHAO. STUDY OF SOLIDIFICATION FOR GAS-ATOMIZED DROPLET OF Cu-Co-Fe ALLOY. Acta Metall Sin, 2015, 51(7): 883-888.

链接本文:

https://www.ams.org.cn/CN/10.11900/0412.1961.2014.00469      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2015/V51/I7/883

图1  不同直径Cu-10%Co-10%Fe合金粉末的SEM像和数量密度分布
图2  Cu-Co-Fe合金的EDS分析
图3  直径为138 mm的 Cu-Co-Fe雾化液滴中心处温度(T)和冷却速率随时间(t)的变化关系
图4  直径为138 μm的雾化液滴中心处富Fe-Co相液滴的数量密度(N)、形核率(I)和形核驱动力(DG)随时间的变化关系
图5  不同直径雾化液滴中心处富Fe-Co相液滴的平均半径(Ra)随时间的变化关系
图6  直径为138 mm的雾化粉末中富Fe-Co相粒子的平均半径和数量密度随径向位置r变化的曲线
图7  富Fe-Co相液滴的最大形核率Imax随形核阶段冷却速率的关系
图8  富Fe-Co相粒子的平均半径和数量密度随雾化粉末直径(d)变化关系
[1] Song J S, Hong S I. J Alloys Compd, 2000; 311: 265
[2] Berkowitz A E, Mitchell J R, Carey M J, Young A P, Zhang S, Spada F E, Parker F T, Hutten A, Thomas G. Phys Rev Lett, 1992; 68: 3745
[3] Dai F P, Cao C D, Wei B B. Chin Sci Bull, 2009; 54: 402 (代富平, 曹崇德, 魏炳波. 科学通报, 2009; 54: 402)
[4] He J, Zhao J Z. Acta Metall Sin, 2005; 41: 407 (何 杰, 赵九洲. 金属学报, 2005; 41: 407)
[5] Kim D I, Abbaschian R. J Phase Equilib, 2000; 21: 25
[6] Cao C D, G?rler G P. Chin Phys Lett, 2005; 22: 482
[7] Curiotto S, Battezzati L, Johnson E, Palumbo M, Pryds N. J Mater Sci, 2008; 43: 3253
[8] Munitz A, Bamberger A M, Wannaparhun S, Abbaschian R. J Mater Sci, 2006; 41: 2749
[9] Turchanin M A, Dreval L A, Abdulov A R, Agraval P G. Powder Metall Met Ceram, 2011; 50: 98
[10] Bamberger M, Munitz A, Kaufman L, Abbaschian R. Calphad, 2002; 26: 375
[11] Wang C P, Liu X J, Ohnuma I, Kainuma R, Ishida K. J Phase Equilib, 2002; 23: 236
[12] Palumbo M, Curiotto S, Battezzati L. Calphad, 2006; 30: 171
[13] Munitz A, Abbaschian R. J Mater Sci, 1998; 33: 3639
[14] Dai F P, Cao C D, Wei B B. Sci Chin, 2007; 37G: 376 (代富平, 曹崇德, 魏炳波. 中国科学, 2007; 37G: 376)
[15] Zhou F M, Sun D K, Zhu M F. Acta Phys Sin, 2010; 59: 3394 (周丰茂, 孙东科, 朱鸣芳. 物理学报, 2010; 59: 3394)
[16] Cui H B, Guo J J, Su Y Q, Wu S P, Li X Z, Fu H Z. Acta Metall Sin, 2007; 43: 907 (崔红保, 郭景杰, 苏彦庆, 吴士平, 李新中, 傅恒志. 金属学报, 2007; 43: 907)
[17] Ranz W E, Marshall W R. Chem Eng Prog, 1952; 48: 141
[18] Grant P S, Cantor B, Katgerman L. Acta Metall Mater, 1993; 41: 3097
[19] Zhao L, Zhao J Z. J Mater Res, 2013; 28: 1203
[20] Granasy L, Ratke L. Scr Metall Mater, 1993; 28: 1329
[21] Zhao J Z. Mater Sci Eng, 2007; A454-455: 637
[22] Dinsdale A T. Calphad, 1991; 15: 317
[23] Turchanin M A, Agraval P G. Powder Metall Met Ceram, 2007; 46: 77
[24] Turchanin M A, Agraval P G, Nikolaenko I V. J Phase Equilib, 2003; 24: 307
[25] Ohnuma I, Enoki H, Ikeda O, Kainuma R, Ohtani H, Sundman B, Ishida K. Acta Mater, 2002; 50: 379
[26] Moldover M R. Phys Rev, 1985; 31A: 1022
[27] Brandes E A, Brook G B. Smithells Metals Reference Book. 7th Ed., Oxford: Butterworth-Heinemann Ltd, 1992: 14
[28] Roy A K. Chhabra R P. Metall Trans, 1988; 19A: 273
[29] Moir S A, Jones H. Mater Sci Eng, 1993; A173: 161
[1] 邓聪坤,江鸿翔,赵九洲,何杰,赵雷. Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 212-220.
[2] 陈斌,何杰,孙小钧,赵九洲,江鸿翔,张丽丽,郝红日. Fe-Cu-Pb合金液-液相分离及废旧电路板混合金属分级分离与回收[J]. 金属学报, 2019, 55(6): 751-761.
[3] 李金富, 周尧和. 液态金属深过冷快速凝固过程中初生固相的重熔[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 627-636.
[4] 翟斌, 周凯, 吕鹏, 王海鹏. 自由落体条件下Ti-6Al-4V合金微液滴的快速凝固研究[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 824-830.
[5] 吴国华, 陈玉狮, 丁文江. 高性能镁合金凝固组织控制研究现状与展望[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 637-646.
[6] 谷倩倩, 阮莹, 朱海哲, 闫娜. 冷却速率对急冷Fe-Al-Nb三元合金凝固组织形成的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(6): 641-647.
[7] 黄火根,徐宏扬,张鹏国,王英敏,柯海波,张培,刘天伟. 具有反常非晶形成能力的U-Cr二元合金[J]. 金属学报, 2017, 53(2): 233-238.
[8] 王中原,何杰,杨柏俊,江鸿翔,赵九洲,王同敏,郝红日. Zr-Ce-Co-Cu难混溶合金的液-液相分离和双非晶相形成*[J]. 金属学报, 2016, 52(11): 1379-1387.
[9] 陈枫,苏德喜,佟运祥,牛立群,王海波,李莉. Ni43Co7Mn41Sn9高温形状记忆合金薄带的结构和相变[J]. 金属学报, 2013, 49(8): 976-980.
[10] 陈书,赵九洲. 偏晶合金在激光表面处理条件下的凝固行为研究[J]. 金属学报, 2013, 49(5): 537-543.
[11] 李少强,陈志勇,王志宏,刘建荣,王清江,杨锐. 一种快速凝固粉末冶金高温钛合金微观组织特征研究[J]. 金属学报, 2013, 29(4): 464-474.
[12] 盛立远,章炜,赖琛,郭建亭,奚廷斐,叶恒强. 快速凝固制备Laves相增强NiAl基复合材料的微观组织及力学性能[J]. 金属学报, 2013, 49(11): 1318-1324.
[13] 李慧,梁永锋,贺睿琦,林均品,叶丰. 快速凝固Fe-6.5%Si合金有序结构及力学性能研究[J]. 金属学报, 2013, 49(11): 1452-1456.
[14] 莫云飞 刘让苏 梁永超 郑乃超 周丽丽 田泽安 彭平. ZnxAl100-x合金快凝过程中微结构演变特性的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 907-914.
[15] 赵雷 赵九洲. Ni-Ag偏晶合金凝固过程研究[J]. 金属学报, 2012, 48(11): 1381-1386.