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摘要
采用电磁悬浮、感应熔炼、电弧熔炼和电阻熔炼等四种实验技术,并结合有限元数值模拟方法,系统地研究了Al70Ag20Ge10合金的液相流动规律与凝固机制.与常规慢速凝固情况不同, Al70Ag20Ge10合金在这四种实验条件下均能形成一种特殊的旋涡状凝固组织,旋涡组织的形成受到凝固前熔体内的液相流动与冷却速率的影响.在电磁悬浮与感应熔炼过程中洛伦兹力驱动熔体内的湍流流动,电弧熔炼过程中的湍流流动主要由电弧力引起,在电阻熔炼方式中则受表面张力与浮力驱动引起熔体内的层流流动.在快速流动的作用下, Ag2Al相领先于近平衡条件下的(Al)相首先形核并以亚稳的旋涡状枝晶形态生长,在生长过程中保留了合金熔体的流场运动形态.当冷却速率增加时亚稳Ag2Al枝晶快速生长,凝固组织中的旋涡密度随之增加.随流场驱动力增强,亚稳Ag2Al枝晶生长的曲率半径减小,旋涡组织中各相之间的竞争形核与生长更加显著,最终旋涡组织内部完全形成不规则(Al)+Ag2Al+(Ge)三相共晶.
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