2000多年前人们就开始使用黄铜、青铜等包晶合金[1,2]，如今包晶合金已经在工业上得到了广泛的应用
这些包晶合金包括Sn-Sb轴承合金[3]、Fe-Cr-Ni不锈钢结构材料[4]、YBCO高温超导材料[5]、玻璃成型合金[6]、Nd-Fe-B稀土永磁材料[7]、Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料[8]等
包晶合金凝固过程中的固-液包晶反应是一种重要的相变过程
研究包晶合金的凝固过程，对于揭示包晶反应的机理和提高包晶合金的性能至关重要
包晶反应是初生固相与液相反应生成另一个固相的过程
由于包晶反应过程通过较慢的固相扩散进行而难以反应完全，在凝固后的组织中总是存在未反应完全的初生相
而直接从液相中析出的初生相，其形态和分布对凝固后的组织和性能有重要的影响
合金的凝固包括晶体的形核和长大，其中晶体的长大通过固液界面的推移进行[9]
在常规凝固过程中，重力的影响难以避免
重力引发浮力对流、沉降和分层等现象，影响固液界面的稳定性，进而使合金凝固后的组织发生明显的变化[10]
而微重力环境下重力驱动的浮力对流、沉浮运动等被显著抑制，合金在近乎纯扩散控制的条件下凝固
这为揭示本征条件下的包晶凝固，以及实现初生相和合金元素的均匀分布提供了条件[11~13]
Sn-20% Ni合金是一种典型的包晶合金，有制备工艺简单、固-液两相区温度范围较宽、包晶存在的范围较宽、没有固态相变等优点[14~17]
落管是地面开展微重力实验的重要手段，可用来研究合金在微重力作用下的凝固行为
鉴于此，本文使用高度为50 m的落管研究Sn-20% Ni包晶合金在重力和微重力条件下的凝固行为，分析重力对其凝固过程的影响及其机理
1 实验方法
将纯Ni(99.999%)和纯Sn(99.999%)按照20%的质量比配料，在1 kg中频真空感应炉内熔炼Sn-20% Ni包晶合金并浇铸成锭
用线切割将铸锭切成直径为6 mm、长度为20 mm的圆柱形试样
使用中国科学院金属研究所50 m高的真空落管进行微重力凝固实验，落管的真空度为10-4 Pa，微重力水平约为1×10-5 g0，实验时间为3.2 s
实验前，将试样做好标记后依次放入内径为6 mm、高度35 mm、壁厚1 mm的刚玉坩埚内，随后将坩埚放入落管顶部的承载装置中并调整高度使样品位于加热线圈中的合适位置
调整完毕后关闭实验舱门，开启真空装置抽
声明：
“重力对Sn-20% Ni合金的初生相形态和包晶反应的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
790
编辑：中冶有色网
来源：张佳俊,罗兴宏,孔亚非,张桂圆,李洋
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年05月23日 ~ 25日 
