强磁场下深过冷Cu-Co、Al-Bi难混溶合金的形核、生长及凝固组织演变行为研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51501036
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0102.金属材料制备与加工
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:肖娜; 田溪岩; 刘肖朦; 张芷玮; 周晓欢; 韩枭;
- 关键词:
项目摘要
Investigation of the immiscible alloys becomes one of the hottest topics in the field of material due to its great potential application in the engineering. The high magnetic field as an extreme condition can adjust the microstructure during solidification and promote the related properties of the materials. The present research will choose the Cu-Co (with a metastable miscibility gap) and Al-Bi (with a stable miscibility gap) immiscible alloys as modal alloys, the nucleation kinetics and related parameters of the two alloy systems will be systematically investigated by using a combination of a superconducting high magnetic field and glass fluxing methods. The crystallization process of undercooled Cu-Co and Al-Bi alloys will be in-situ observed using a high-speed camera. The microstructure of alloys as well as the particle size distribution, composition and substructure will be systematically studied by means of SEM, EDS and EBSD methods. A quantitative relationship between magnetic fields, nucleation kinetics and related parameters, growth kinetics, and droplet size distribution and composition will be established based on the experimental results and related theory. The inherent correlation between nucleation, growth and phase evoluation in immiscible alloys during solidification will be clarified. The present research may provide some new data and methods to promotion of microstructure and related property modulation for industrial application of immiscible alloys.
由于难混溶合金在工业上具有非常重要的应用价值而成为材料科学领域的研究热点之一,同时强磁场作为一种极端手段可有效地调控材料在凝固过程中的组织结构进而提高其相关性能。本项目拟选择具有亚稳溶解度间隙的Cu-Co和稳定溶解度间隙的Al-Bi难混溶合金为模型合金,采用超导强磁场和深过冷快速凝固相结合对两种合金的形核动力学及相关参数进行系统研究;在此基础上,结合高速摄影技术对合金过冷熔体的枝晶生长速率进行原位观测;并利用SEM/EDS/EBSD等对合金及弥散相液滴的微观组织进行表征;最终建立磁场强度-形核动力学及相关参数-生长动力学-弥散相液滴尺寸、成分分布之间的定量关系。旨在揭示强磁场下难混溶合金的形核、生长过程与最终的凝固组织之间的内在关联,为难混溶合金的组织优化及性能调控到工业应用提供新的数据和思路。
结项摘要
本项目利用传统DSC和快速DSC通过多次反复熔化-过冷-凝固循环过冷实验功地使得Bi-Ga难混溶合金、纯金属Ag和纯金属Sn获得了深过冷,并结合经典形核理论、概率存活函数(survivorship function)及泊松分布(Poisson distribution)对其形核动力学及形核机制进行了系统的研究。结果表明,Bi40Ga60难混溶合金在冷却速率达到超过1000 K/s 时,发生了不经过液-液相分离直接从过冷熔体中凝固的现象,在冷却速率1000 -2000 K/s时,形核机制从异质形核转变为均质形核;纯Ag过冷熔体中仅存在一种形核机制和质量无关,其形核机制为均质形核;纯Sn过冷熔体的形核是由异质形核控制的。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Excellent magnetocaloric properties in RE(2)Cu(2)Cd (RE = Dy and Tm) compounds and its composite materials.
RE2Cu2Cd (RE = Dy 和 Tm) 化合物及其复合材料具有优异的磁热性能
- DOI:10.1038/srep34192
- 发表时间:2016-09-26
- 期刊:Scientific reports
- 影响因子:4.6
- 作者:Zhang Y;Yang Y;Xu X;Geng S;Hou L;Li X;Ren Z;Wilde G
- 通讯作者:Wilde G
Metamagnetic transition and magnetocaloric properties in antiferromagnetic Ho2Ni2Ga and Tm2Ni2Ga compounds
反铁磁 Ho2Ni2Ga 和 Tm2Ni2Ga 化合物的变磁转变和磁热特性
- DOI:10.1016/j.intermet.2017.12.013
- 发表时间:2018-03-01
- 期刊:INTERMETALLICS
- 影响因子:4.4
- 作者:Zhang, Yikun;Yang, Yang;Wilde, Gerhard
- 通讯作者:Wilde, Gerhard
Large reversible magnetocaloric effect in RE2Cu2In (RE = Er and Tm) and enhanced refrigerant capacity in its composite materials
RE2Cu2In(RE = Er 和 Tm)中的大可逆磁热效应及其复合材料中增强的制冷能力
- DOI:10.1088/0022-3727/49/14/145002
- 发表时间:2016-03
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Zhang Yikun;Yang Yang;Xu Xiao;Hou Long;Ren Zhongming;Li Xi;Wilde Gerhard
- 通讯作者:Wilde Gerhard
Study of the magnetic phase transitions and magnetocaloric effect in Dy2Cu2In compound
Dy2Cu2In化合物的磁相变和磁热效应研究
- DOI:10.1016/j.jallcom.2016.01.157
- 发表时间:2016-05
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Zhang Yikun;Xu Xiao;Yang Yang;Hou Long;Ren Zhongming;Li Xi;Wilde Gerhard
- 通讯作者:Wilde Gerhard
Magnetic Phase Transition and Magnetocaloric Effect in Ternary Er2Ni2Ga Compound
三元Er2Ni2Ga化合物的磁相变和磁热效应
- DOI:10.1109/tmag.2018.2878550
- 发表时间:2019
- 期刊:IEEE Transactions on Magnetics
- 影响因子:2.1
- 作者:Guo Dan;Li Huadong;Zhang Yikun
- 通讯作者:Zhang Yikun
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