金属学报  2008, Vol. 44 Issue (4): 457-462

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定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长

苏海军;张军;刘林;傅恒志

陕西西安西北工业大学凝固技术国家重点实验室

Microstructural morphology and irregular eutectic growth of directionally solidified Al2O3/YAG eutectic in situ composite

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陕西西安西北工业大学凝固技术国家重点实验室

苏海军; 张军; 刘林; 傅恒志 . 定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长[J]. 金属学报, 2008, 44(4): 457-462 .
, , , . Microstructural morphology and irregular eutectic growth of directionally solidified Al2O3/YAG eutectic in situ composite[J]. Acta Metall Sin, 2008, 44(4): 457-462 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(868 KB)   摘要: 采用激光区熔定向凝固技术制备了Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合材料. 利用SEM, XRD, EDS及TEM对共晶形貌特征、相组成、界面结构.组织演化及相析出规律进行了研究; 利用分形维数对非规则微观组织形态进行了定量表征. 在此基础上, 分析讨论了氧化物共晶的非规则共晶生长机制. 结果表明: Al2O3/YAG共晶自生复合材料由无规则均匀分布的Al2O3和YAG两相组成, 两相之间相互交错, 耦合生长, 呈象形文字结构; 凝固过程中, YAG相作为领先相析出; 随扫描速率增大, 共晶间距高度细化, 最小层间距为0.2 m;在低扫描速率下, 共晶组织属典型的层片状非规则共晶组织, 具有明显的分形特征,当扫描速率达到2000 m/s 时, 出现胞状和树枝状组织, 组织分形特征减弱; 共晶两相高的熔化熵及激光快速凝固大的动力学过冷导致的小平面/小平面共晶生长是形成复杂非规则共晶组织的主要原因. 关键词 ： 定向凝固,  Al2O3/Y3Al5O12,  共晶自生     Abstract：Directionally solidified Al2O3/Y3Al5O12 (YAG) eutectic in situ composite was prepared by the laser zone remelting technique. The eutectic morphology, phase composition, interface structure, microstructure evolution and phase precipitation rule were analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy disperse spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). The irregular microstructure morphology was quantitatively characterized by fractal dimension. Further more, the irregular eutectic growth mechanism of the oxide eutectic was detailedly discussed. The results show that the directionally solidified Al2O3/YAG eutectic in situ composite only consists of homogeneously distributed Al2O3 and YAG phases with well matched interfaces. The two phases interweave each other and coupledly grow, showing a “Chinese script” structure. The YAG phase is the primary phase during solidification. The eutectic spacing is highly refined with increasing the laser scanning rate and the minimal spacing is down to 0.2um. At low laser scanning rate, the eutectic tends to show typical lamellar irregular eutectic structure and has evident fractal characteristic, whereas, when the laser scanning rate reaches a high value of 2000um/s, the cellular and dendritic structures appear and the fractal characteristic is weaken. The faceted/faceted eutectic growth derived from the large kinetic undercooling of laser rapid solidification and high entropies of fusion of eutectic phases is the most primary factor to determine the formation of the complexly irregular eutectic morphology. Key words： directional solidification    Al2O3/Y3Al5O12    eutectic in situ composite    irregular eutectic    microstructu 收稿日期: 2007-09-05      ZTFLH:  TB332   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 苏海军 张军 刘林 傅恒志 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2008/V44/I4/457 [1]Otsuka A,Waku Y,Kitagawa K,Arai N.Energy,2005; 30:523 [2]Waku Y,Nakagawa N,Wakamoto T,Ohtsubo H,Shimizu K,Kohtoku Y.Nature,1997;389:49 [3]Waku Y,Sakuma T.J Eur Ceram Soc,2000;20:1453 [4]Llorca J,Orera V M.Prog Mater Sci,2006;51:711 [5]Su H J,Zhang J,Cui C J,Liu L,Fu H Z.J Cryst Growth, 2007,307:448 [6]Larrea A,Fuente G F,Merino R I,Orera V M.J Eur Ceram Soc,2002;22:191 [7]Caslavsky J L,Viechnicki D J.J Mater Sci,1980;15: 1709 [8]Abell J S,Harris I R.J Mater Sci,1974;9:527 [9]Pastor J Y,Llorca J,Salazar A,Oliete P B,Francisco I D,Pena J I.J Am Ceram Soc,2005;88:1488 [10]Zhang J,Su H J,Liu L.J Aeronaut Mater,2003;23:171 (张军，苏海军，刘林．航空材料研究学报，2003；23：171) [11]Yang S,Huang W D,Lin X,Su Y P,Zhou Y H.Appl Laser,1999;19:243 (杨森，黄卫东，林鑫，苏云鹏，周尧和．应用激光，1999；19：243) [12]Francisco I D,Merino R I,Orera V M,Larrea A,Pena J I.J Eur Ceram Soc,2005;25:1341 [13]Elliott R.Eutectic Solidification Processing of Crystalline and Glassy Alloys.London:Butterworths & Co.Ltd., 1983:92 [14]Chernov A A.J Cryst Growth,1974;24/25:11 [15]Cui C J,Zhang J,Su H J,Wang H,Liu L,Fu H Z.J Inorg Mater,2007;22:1019 (崔春娟，张军，苏海军，王红，刘林，傅恒志．无机材料学报，2007；22：1019) [16]Yin Y S,Zhang J D.Alumina Ceramic and Composites. 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