本書(shū)采用空間環(huán)境地面模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究了高溫偏晶型Fe基、Co基及高熵合金在重力場(chǎng)和微重力場(chǎng)中的液相分離過(guò)程和快速凝固組織演化規(guī)律，結(jié)合理論計(jì)算和相場(chǎng)模擬方法系統(tǒng)分析了馬蘭戈尼遷移、斯托克斯運(yùn)動(dòng)、流體動(dòng)力學(xué)特征、表面偏析等物理現(xiàn)象對(duì)液相分離過(guò)程中第二液相運(yùn)動(dòng)規(guī)律及微觀組織形成的作用機(jī)制。本書(shū)可為偏晶型合金在地面重力場(chǎng)和空間環(huán)境中的設(shè)計(jì)制備與組織調(diào)控提供重要的理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域研究發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。

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國(guó)家基金重點(diǎn)項(xiàng)目，高熵復(fù)合材料的快速定向凝固機(jī)理與性能調(diào)控研究，51931005，2020.1~2024.12

目錄
前言
第1章 偏晶型合金快速凝固熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué) 1
1.1 偏晶型合金的液相分離過(guò)程熱力學(xué) 1
1.1.1 偏晶合金的穩(wěn)定液相分離 1
1.1.2 包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 2
1.1.3 吉布斯自由能變化曲線 3
1.2 偏晶型合金的凝固動(dòng)力學(xué) 7
1.2.1 第二液相與固相形核 7
1.2.2 第二液相聚集長(zhǎng)大 12
1.2.3 斯托克斯運(yùn)動(dòng)與馬蘭戈尼遷移 15
1.2.4 微滴與凝固界面的相互作用 18
1.2.5 固相生長(zhǎng)過(guò)程中的溶質(zhì)截留效應(yīng) 19
1.3 偏晶型合金的快速凝固特征 21
1.3.1 重力場(chǎng)下的組織演化——分層組織 22
1.3.2 微重力場(chǎng)下的組織演化——?dú)ず私M織 22
1.3.3 微重力場(chǎng)下的組織演化——彌散組織 23
1.3.4 復(fù)合纖維或棒狀組織 23
1.3.5 固相枝晶生長(zhǎng)特征 24
1.4 偏晶型合金凝固過(guò)程的理論分析 26
1.4.1 三維液相分離熱力學(xué)模擬計(jì)算 26
1.4.2 液相分離格子玻爾茲曼模型 28
1.4.3 三相分離相場(chǎng)模型的建立 28
1.4.4 濃度場(chǎng)控制方程 29
1.5 偏晶型合金的典型凝固過(guò)程 30
1.5.1 等溫凝固與定向凝固 30
1.5.2 急冷快速凝固 32
1.5.3 深過(guò)冷快速凝固 34
1.5.4 空間快速凝固 36
參考文獻(xiàn) 38
第2 章 偏晶型合金的急冷快速凝固 46
2.1 急冷條件下偏晶型合金的液相分離特征 46
2.2 三元偏晶合金的急冷快速凝固 48
2.2.1 組織演化特征 48
2.2.2 溶質(zhì)分布特征 51
2.3 急冷快速凝固過(guò)程中的包晶合金亞穩(wěn)液相分離 51
2.3.1 三元Fe62.5Cu27.5Sn10合金的亞穩(wěn)液相分離 51
2.3.2 三元Fe37.5Cu37.5Sn25合金中枝晶生長(zhǎng)機(jī)制 52
2.3.3 三元Fe27.5Cu62.5Sn10合金急冷組織演化規(guī)律 55
2.4 摻雜Si元素對(duì)包晶合金的影響特征 57
2.4.1 急冷快速凝固組織形態(tài) 57
2.4.2 分離液相的流動(dòng)規(guī)律 59
2.4.3 纖維狀組織的演變過(guò)程 61
參考文獻(xiàn) 64
第3 章 偏晶型合金的深過(guò)冷快速凝固 66
3.1 二元Fe-Sn偏晶合金的快速凝固組織演化過(guò)程 66
3.2 三元Fe-Sn-Si偏晶合金的宏觀相分離 68
3.2.1 熱分析與相組成 68
3.2.2 液相分離特征 70
3.2.3 初生FeSi相的組織形態(tài) 73
3.2.4 初生FeSi相的枝晶生長(zhǎng) 75
3.2.5 富Fe區(qū)中(Sn)相凝固特征 77
3.3 深過(guò)冷二元Fe50Cu50包晶合金快速凝固 77
3.3.1 相組成和冷卻曲線 78
3.3.2 亞穩(wěn)液相分離 79
3.3.3 枝晶生長(zhǎng)特征 82
3.3.4 溶質(zhì)再分配 86
3.4 摻雜Sn元素后包晶合金亞穩(wěn)液相分離與快速枝晶生長(zhǎng) 89
3.4.1 三元Fe62.5Cu27.5Sn10包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 89
3.4.2 深過(guò)冷Fe47.5Cu47.5Sn5合金的液相分離與枝晶生長(zhǎng) 94
3.5 Ge和Si元素對(duì)包晶合金液相分離的影響 103
3.5.1 大體積Fe-Cu-Ge合金的深過(guò)冷快速凝固 103
3.5.2 深過(guò)冷三元Fe48Cu48Si4合金的快速凝固機(jī)制 112
3.5.3 三元Fe35Cu35Si30合金的亞穩(wěn)液相分離和枝晶凝固 118
參考文獻(xiàn) 127
第4 章 微重力場(chǎng)下偏晶合金的液相分離 129
4.1 二元Fe-Sn合金的深過(guò)冷快速凝固 130
4.1.1 自由落體條件下二元Fe69Sn31合金的快速凝固 131
4.1.2 深過(guò)冷二元Fe58.6Sn41.4合金的組織演化過(guò)程 140
4.1.3 多層殼核組織形成機(jī)理 152
4.1.4 二元Fe41.5Sn58.5合金的晶體生長(zhǎng)特性 165
4.2 二元難混溶水溶液的仿真模擬 173
4.2.1 SCN-H2O液相分離結(jié)構(gòu) 174
4.2.2 SCN-H2O溶液的流體動(dòng)力學(xué) 174
4.3 三元Fe-Sn-Si/Fe-Sn-Ge合金的液相分離 178
4.3.1 Fe37Sn32Si31合金液滴的宏觀偏析與組織演化規(guī)律 178
4.3.2 三元Fe-Sn-Si/Fe-Sn-Ge偏晶合金液相分離過(guò)程中的形貌調(diào)控 190
參考文獻(xiàn) 205
第5 章 空間環(huán)境中包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 208
5.1 自由落體條件下二元Fe-Cu包晶合金的亞穩(wěn)液相分離 208
5.2 三元Fe-Cu-Sn合金液滴的快速凝固機(jī)制 218
5.2.1 自由落體條件下Fe47.5Cu47.5Sn5合金液滴的凝固組織 218
5.2.2 三元Fe27.5Cu62.5Sn10合金液滴的組織演化規(guī)律 226
5.3 空間模擬條件下三元Fe-Cu-Ge/Fe-Cu-Si包晶合金的快速凝固 230
5.3.1 三元Fe-Cu-Ge包晶合金的液相分離與快速凝固 230
5.3.2 微重力場(chǎng)下Fe48Cu48Si4合金液滴的組織演化 237
5.4 空間模擬條件下的三重液相分離 245
5.4.1 低Pb含量三元Co-Cu-Pb合金的快速凝固組織演化規(guī)律 247
5.4.2 高Pb含量三元Co-Cu-Pb合金的組織演化規(guī)律 251
參考文獻(xiàn) 267
第6 章 高熵合金的液相分離與快速凝固 270
6.1 Cu含量變化對(duì)CoCrFeNi基高熵合金的影響 270
6.1.1 大體積高熵合金的深過(guò)冷與液相分離現(xiàn)象 270
6.1.2 空間模擬條件下高熵合金的液相分離與快速凝固 280
6.2 Fe/Sn 元素影響高熵合金液相分離過(guò)程 293
6.2.1 CoCrCuFe1.5Ni高熵合金的組織演化 293
6.2.2 CoCrCuFe2.0Ni高熵合金的液相分離 294
6.2.3 加入Sn元素后的液相分離特征 297
6.3 微重力場(chǎng)下高熵合金的凝固組織特征 299
6.3.1 CoCrFeNiCu高熵合金組織形貌演變規(guī)律 299
6.3.2 落管中CoCrFeNiCu2高熵合金的快速凝固 302
參考文獻(xiàn) 306