相分离型合金十分广泛,凝固组织形成是相分离过程(包括第二相液滴/粒子形核、长大、粗化、迁移、凝并)和基体熔体凝固共同作用的结果,十分复杂,长期以来相分离合金凝固理论不完善。这已成为制约该类合金制备技术研发的关键。
考虑到连铸技术工业应用广泛、且在相分离合金制备上具有很好的应用前景,课题组首先研究了相分离合金的连铸行为,创建了相分离合金连铸过程模型,实验与模拟相结合,研究了相分离合金凝固组织形成过程。结果表明,在凝固界面前沿存在一过冷区,第二相液滴/粒子在过冷峰值附近形核,形核后液滴/粒子在向凝固界面方向移动过程中不断长大、粗化。提高第二相液滴/粒子形核率、降低熔体对流强度和第二相液滴/粒子迁移速率是抑制偏析组织形成的有效途径。目前,相关研究结果已经发表在Scripta Materialia 50 (2004) 543-546, Applied Physics Letters 92 (2008) 241902 以及Metallurgical and Materials Transactions A 39 (2008) 3308-3316 等国际著名期刊上。
图 连铸Al-Pb相分离合金凝固组织形成过程
图 熔体对流对Al-Pb相相分离合金凝固组织演变的影响