三元Ag-Cu-Ge共晶合金的快速晶體生長研究.pdf

1、三元共晶合金的快速凝固規(guī)律研究是材料科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。本文分別采用熔融玻璃凈化法、落管無容器處理技術(shù)和單輥實驗裝置系統(tǒng)研究了三元Ag-Cu-Ge共晶合金的凝固組織特征和相組成，揭示了三元共晶合金在深過冷和急冷條件下的快速凝固機制和晶體生長規(guī)律。 熔融玻璃凈化實驗中，三元Ag<,38．5>Cu<,33.4>Ge<,28．1>共晶合金獲得了175 K(0．22T<,E>)的最大過冷度。在0～175 K過冷度范圍內(nèi)，凝固組織均由固溶

2、體(Ag)、半導(dǎo)體(Ge)和金屬間化合物η(Cu3Ge)三相組成。小過冷條件下，三個共晶相協(xié)同生長，呈不規(guī)則層片狀。過冷度較大時，共晶組織明顯細化。當(dāng)△T>5．80 K時，(Ge)相分離生長，(Ag)與11相呈二相層片共晶方式共生生長。初生(Ge)相的生長形態(tài)隨過冷度的增大，由小面相塊狀向小面相枝晶轉(zhuǎn)變。部分小面相(Ge)枝晶分枝生長，呈現(xiàn)花狀。理論計算和實驗結(jié)果均表明，(Ge)相領(lǐng)先形核。 實驗研究了三元Ag<,38．5>C

3、u<.33．4>Ge<,28．1>合金的落管無容器快速凝固規(guī)律，獲得最大過冷度為200 K(0．25<,E>)。小過冷條件下，合金的凝固組織由初生(Ge)相、(Ag)+η兩相共晶和(Ge)+(Ag)+η不規(guī)則三元層片共晶組成，當(dāng)過冷度超過200 K時，初生相和兩相共晶消失，三元共晶組織明顯細化。大過冷條件下出現(xiàn)了球狀共晶團。(Ge)相生長形態(tài)隨著合金過冷度的變化表明，其生長方式隨過冷度的增大，由小面相生長轉(zhuǎn)變?yōu)榉切∶嫦嗌L。

4、本文還進行了三元Ag<,38.5>Cu<,33.4>Ge<,28．1>共晶合金的單輥急冷實驗，獲得厚17．5μm的薄帶。XRD分析表明，合金薄帶的凝固組織由(Ag)、(Ge)、η和亞穩(wěn)相Ag<,8．7>Ge<,1.3>四相組成。合金凝固組織由均勻的微小晶粒組成。熔池溫度場的理論計算表明，大的熔體冷卻速率是形成亞穩(wěn)相Ag<,8.7>Ge<,1.3>和凝固組織中晶粒細化的主要原因。 選用熔融玻璃凈化裝置和落管實驗分別進行了三元Ag<