共晶组织的形貌特征与形成机理VIP免费

1上海工程技术大学共晶组织的形貌特征及形成机理探讨黄继龙M050314132（上海工程技术大学材料工程学院.上海201620）摘要：共晶合金是一种被广泛使用的铸造合金，共晶组织的微观形貌对合金的拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展行为等力学性能有着重要影响。本文介绍了共晶组织的几种常见微观形貌；以及元素含量、冷却速度等因素对共晶组织微观形貌形成机理的影响，综述了国内外在此方面的研究进展，预测了今后的发展趋势。关键词：共晶组织；形貌特征；形成机理ThemorphologyofeutecticorganizationcharacteristicsandformationmechanismisdiscussedHuangJi-Long(CollegeofMaterialsEngineering，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract:eutecticalloyisakindofwidelyusedcastingalloy,themicrostructureofeutecticorganizationonthetensilepropertiesofthealloy,themechanicalpropertiessuchasfracturetoughnessandfatiguecrackgrowthbehaviorhasimportantinfluence.Thispaperintroducestheeutecticorganizationofseveralcommonmicrostructure;Andelementcontentandcoolingrateoneutecticformationmechanism,theinfluenceofthemicrostructuremorphologyinthisaspectbothathomeandabroad,thepapersummarizedtheresearchprogress,forecaststhedevelopmenttrendinthefuture.Keywords:eutecticorganization;Appearancecharacteristics;Theformationmechanism引言材料的性能取决于它的微观组织。对于绝大多数金属(合金)材料，微观组织的变化主要包含在液相一固相以及固相一固相转变过程中。过去人们为了改善金属(或合金)的质量，往往侧重于研究工艺过程等外部因素对微观组织影响。事实上，无论是液一固相变，还是固一固相变，都是极为复杂的非平衡过程随着研究的深入，人们逐步认识到金属(或合金)的相变过程为界面前沿的浓度起伏、结构起伏、能量起伏及界面微观结构等因素所控制。图1为pb-Sn二元共晶相图，图中AEB为液相线，2上海工程技术大学AMENB为固相线，MF为Sn在pb溶解度曲线，也叫固溶度曲线，NG为Pb在Sn中的溶解度曲线。相图中有三个单相区：即液相L、固溶体α和固溶体β相。α相是Sn溶于pb中的固溶体,β相是pb溶于Sn中的固溶体。各个单相区之间有三个两相区，即L+α、L+β和α+β。在L+α、L+β与α+β两相区之间的水平线MEN表示α+β+L三相共存区。图1pb-Sn二元共晶相图在三相共存水平线所对应的温度下，成分相当于E点的液相（）同时结晶出与M点相对应的和点所对应的两个相，形成两个固溶体的混合物。这种转变的反应式是：。根据相律可知，在发生三相平衡转变时，自由度等于零（F=2-3+1=0），所以这一转变必然在恒温下进行，而且三个相的成分应为恒定值，在相图上的特征是三个单相区与水平线只有一个接触点，其中液相单相区在中间，位于水平线之上，两端是两个固相单相区。这种在一定的温度下，有一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的转变过程，称为共晶转变或共晶反应。共晶转变的产物为两个固相的混合物，称为共晶组织。相图中的MEN水平线称为共晶线，E点称为共晶点，E点对应的温度称为共晶温度，成分对应于共晶点的合金称为共晶合金，成分位于共晶点以左、M点以右的合金称为亚共晶合金，成分位于共晶点以右、N点以左的合金称为过共晶合金[1]。1.共晶组织形貌共晶组织的形态很多，按其中两相的分布形态，可将它们分为层片状、棒状（条状或纤维状）、球状（短棒状）、针片状、螺旋状等。共晶组织的形态受到多种因素的影响。近年来有人提出，共晶组织中两个组成相的本质是其形态的决定性因素。在研究纯金属结晶时已知，晶体的生长形态与固液界面的结构有关。金属的界面为粗糙界面，半金属和非金属为光滑界面。因此，金属-金属型的两相共晶组织大多为层片状或棒状，金属-非金属型的两相共晶组织通常具有复杂的形态，表现为树枝状、针片状或骨骼状等[2]。卢锦堂[3]研究了冷却速度对用于热浸镀办的Zn-024Ni合金共晶组织的影响。结果表明，在炉冷、空冷和铁模水冷3种不同冷却条件下，合金分别生成粗大的、细小的棒状共晶和离异共晶组织。...