分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 镁作为一种典型的密排六方结构（Hexagonal Close-packed）金属，其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响，目前针对镁合金中α-Mg 枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏，基于此，本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果。借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型，研究了镁合金凝固过程中α-Mg（X）枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素（Al，Ca，Zn 和Sn 等）、固溶元素含量（溶质浓度）等因素对α-Mg 枝晶生长选择和演化的影响。研究结果表明，固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中α-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响。在Mg-Ca和Mg-Al（hcp-fcc）合金中，枝晶倾向于以或为择优方向生长。在Mg-Sn（hcp-bct）合金中，等轴生长的枝晶沿着基面上和偏离基面的(X≈2)方向形成一种18次分支的结构，在Mg-Zn（hcp-hcp）合金中，α-Mg枝晶的择优取向会随着Zn含量的增加从方向朝偏离基面的方向发生连续转变，并在转变的过渡区，发现了超支化的藻状枝晶结构，其原因可能是高各向异性Zn元素的引入带来的固液界面自由能各向异性的变化。研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程α-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律。同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究，并获得了Mg合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2017-11-21 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 利用送粉式激光熔化3D打印工艺，研究了外加横向稳恒磁场对3D打印Al-12%Si合金构件凝固组织的影响。结果表明，在有/无横向稳恒磁场下，激光熔化单道薄壁试样的宏观凝固组织未发生明显改变，其主要以白亮带（以α-Al相为主）和灰暗区（以Al-Si共晶相为主）为基本单元叠加构成。而微观组织分析表明，无磁场时灰暗区内的初生α-Al相呈柱状枝晶形态，施加了0.35 T横向稳恒磁场后，试样灰暗区内的初生α-Al相全部转变为等轴枝晶形态，且枝晶臂发达。基于热电磁力及其Hartman无量纲数（用于表征稳恒磁场对金属熔体流动抑制作用的参数）估算分析表明，0.35 T稳恒磁场下，作用于初生α-Al枝晶上的热电磁力可达105 N/m3量级；Hartman数远大于10，表明激光熔化微小金属熔池中强烈的Marigoni以及热溶质对流一定程度上被抑制。分析认为，稳恒磁场下凝固组织灰暗区内α-Al相柱状枝晶向等轴枝晶的转变是固相中热电磁力（~105 N/m3）的对枝晶的破碎作用导致，而等轴枝晶发达的枝晶臂则是横向稳恒磁场抑制熔体流动的结果。
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