电磁悬浮过共晶Al-Si合金初生相偏聚行为研究

作者：刘文斌; 梁琛; 张彭超; 王海鹏^*

来源：中国科学 技术科学, 2023, 53(01): 41-52.

• 过共晶Al-Si合金
• 电磁悬浮
• 凝固

针对电磁悬浮条件下过共晶Al-18at%Si合金凝固组织中初生(Si)相的表层偏聚现象,结合有限元方法对悬浮液滴温度场和流场进行研究,旨在揭示初生(Si)相偏聚的物理机制.结果表明, Al-Si合金熔体在冷却过程中温度梯度和反向双涡流状流场是初生(Si)相在样品表层偏聚的主要因素,进而导致悬浮样品内部Si含量降低.同时,随初生(Si)相偏聚现象的加剧,内部形成共晶(Si)相形貌从针状转变为球状和短棒状.此外,在有限元计算中引入示踪粒子模拟了不同尺寸粒子在Al-Si合金熔体中的运动,并结合实验,发现不同粒径的初生(Si)颗粒均向样品表层迁移,粒径越大所需迁移时间越短.进一步地,对悬浮凝固样品显微硬度进行研究,发现由于初生(Si)相的表层偏聚使得样品表层具有超高硬度,约为内部显微硬度的13倍,从而提供了一种制备外硬内韧复合材料的新途径.

• 单位
  西北工业大学