FeCu亞包晶合金快速凝固過程中富鐵相行為(論文翻譯)

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1、文獻(xiàn)翻譯論文名稱Fe-Cu亞包晶合金快速凝固過程中富鐵相的行為學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院班級105090102學(xué)生姓名楊海龍學(xué)號10509010232指導(dǎo)老師周志明12Fe-Cu亞包晶合金快速凝固過程中富鐵相的行為何杰趙九州（中國沈陽市維華路72號中科院金屬研究所110016）2005年5月12日收到的修訂版，于5月19日通過。摘要：Cu85Fe15合金粉采用高壓氣體霧化技術(shù)生產(chǎn)。對微觀粉末進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，當(dāng)直徑小于224um的時候液-液相轉(zhuǎn)變?yōu)殪F化液滴。隨著粉末的大小越小，富鐵相的領(lǐng)域就越低，但它們的密度反而越大。一個用來描述霧化液滴通過亞穩(wěn)混溶冷卻的微觀演變的

2、模型已經(jīng)開發(fā)出來。對Cu85Fe15合金的計(jì)算已經(jīng)演示過了。其實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果也進(jìn)行了詳細(xì)的討論。關(guān)鍵詞：Cu-Fe合金;穩(wěn)混溶隙;快速凝固;霧化;建模1.說明Cu-Fe合金是一種高強(qiáng)度，高電變導(dǎo)熱材料[1-3]。當(dāng)鐵磁富鐵相以納米粒子的形式分散在順磁富銅矩陣中時，該合金表現(xiàn)出巨磁電阻和其他懸而未決的物理性質(zhì)[4]。它有巨大的潛力用來生產(chǎn)磁帶，光器件和傳感器的材料[5,6]。但是由于在凝固過程中其組分一般要發(fā)生分離，所以Cu-Fe合金的應(yīng)用是有限制的。最近的研究表明，快速凝固技術(shù)在制造這種預(yù)期的合金微觀結(jié)構(gòu)具有巨大的潛力[7]。Cu-Fe合金系統(tǒng)是有名的晶系統(tǒng)，它也展

3、示了在冷液體狀態(tài)下亞混溶隙，如圖一所示。當(dāng)單相液體冷到混溶隙，它分為兩個液體：一種是富銅（L1）和在另一種是富鐵（L2）。雖然很多研究銅鐵合金已進(jìn)行[9-12],其中大多數(shù)是重點(diǎn)熱力學(xué)方面。到目前為止，對動力學(xué)的液液的相變知之甚少。我們已經(jīng)開發(fā)了一種數(shù)值模型描述通過穩(wěn)混溶差距Cu-Fe合金熔體冷卻時的組織演變過程。該模型是趙九州等人開發(fā)的一種新模型。它考慮到影響的體積分?jǐn)?shù)的相相液滴在其擴(kuò)散的增長速度。形成的微觀結(jié)構(gòu)霧化液滴已被計(jì)算。采用高壓氣體霧化技術(shù)對Cu-Fe合金快速凝固進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。2.實(shí)驗(yàn)程序利用高壓氣體霧化氮?dú)庵苽淞遂F化粉末Cu

4、85Fe15合金。粉末的直徑是從20um到280um之間。為了觀察合金粉末的顯微組織，對該粉末進(jìn)行了網(wǎng)格劃分和拋光處理。微觀結(jié)構(gòu)表征的分析是利用配備了能量色散X射線分析的電子掃描顯微鏡。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果12對于Cu85Fe15合金，如果過冷單相液體小于71K，霧化液滴發(fā)生液固轉(zhuǎn)變（見圖1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該微觀組織由初級的γ-Fe和霧化粉末中的直徑介于224um至280um的晶體反應(yīng)產(chǎn)物組成。而γ-Fe樹突和富鐵相共存區(qū)粉末的直徑介于180-224um。霧化粉末的微觀結(jié)構(gòu)的直徑在200um（見圖2）。隨著溫度的降低，富鐵和富銅液相的成分通過雙結(jié)線變化。過冷的富鐵液相大于

5、相同條件下的富銅液相（見圖一）。富鐵相的固化階段，因此，首先通過冷卻到達(dá)穩(wěn)態(tài)。圖一Cu-Fe合金的相圖液相下的虛線曲線是雙結(jié)線。XC是的臨界濃度為57％的鐵，TC是臨界溫度1694K[10]。L1和L2分別是是富銅相，富鐵相。TL1和TL2的過冷度相應(yīng)的是L1和L2。12圖二直徑為200um的Cu85Fe15粉末微觀結(jié)構(gòu)混溶差距和γ-鐵的增長然后直接從富鐵領(lǐng)域進(jìn)入基質(zhì)液，如圖2所示。隨著霧化液滴尺寸的減少，過冷的霧化液滴數(shù)量增加。液-液發(fā)生相變的完全霧化液滴直徑介于20至180um。圖3(a和b)顯示顯微粉末直徑分別在110和30um。黑球是富鐵相的領(lǐng)域，另一種是富

6、銅矩陣。結(jié)果表明，相相領(lǐng)域是同源分散在基質(zhì)階段。富鐵相的平均直徑，如圖3（A和B）分別約0.72和0.41um。相相的粒度分布已經(jīng)由體視學(xué)方法確定[13]。結(jié)果如圖四所示。在直徑110um的合金粉末中富鐵相的直徑領(lǐng)域范圍從0.27至1.17um。然而在直徑為30um的合金粉末中富鐵相的直徑范圍則是從0.15至0.63um。它的粒度分布接近正態(tài)分布，正如圖四所示的實(shí)現(xiàn)圖。圖3微觀的Cu85Fe15粉末直徑在110um（a）和30um（b）12圖4直徑在110um(a)和30um(b)的Cu85Fe15粉末富鐵領(lǐng)域的分布情，柱條顯示的是測量結(jié)果，實(shí)曲線是擬合結(jié)果。4.討

7、論4.1理論模型當(dāng)最初的單相混溶合金液冷卻到混溶間隙，相成核階段中的飽和液體可以說是與傳統(tǒng)非均相成核理論一致，都認(rèn)為小粒子或氧化物可以促進(jìn)生核[14]。固定成核速率，每單位時間創(chuàng)造的原子核的數(shù)目，是由下面公式?jīng)Q定的[15]：12在公式中，Nv是催化劑的濃度。N0是液體原子數(shù)密度。ΩA和ΩB是A和B的原子數(shù)量。xA和xB表示A和B的摩爾分?jǐn)?shù)。nc表示在相相中臨界半徑r?=2σL1L2/Gv的數(shù)目。σL1L2是兩液體之間的界面張力。Gv是每體積在原子核上獲得的自由能。г表示在擴(kuò)散系數(shù)Df配合的附著率。λ是在溶質(zhì)中平均跳躍距離。Z是Zeldovich因子kB和T分別是