利用Marangoni对流制备均质偏晶合金

摘要

利用温度场下第二相液滴的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ运动，设计了一种在地球重力场下制备均质偏晶合金的＂控制铸造＂新技术。在这种技术中，偏晶合金凝固界面前沿的第二相液滴将在重力场下作Ｓｔｏｋｅｓ运动和在温度梯度场下作与重力方向相反的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ运动。合成运动的净速度与第二相液滴的尺寸有关：尺寸较小时，液滴以Ｍａｒａｎｇｏｎｉ运动为主；反之则以Ｓｔｏｋｅｓ运动为主。当液滴净速度为零时，第二相液滴生长到一个临界尺寸，控制其动态稳定性，就可能获得第二相粒子均匀分布的偏晶合金。对第二相液滴的临界尺寸进行了估计，它可以表达为对Ａｌ－Ｂｉ和Ａｌ－Ｐｂ偏晶合金控制铸造的初步试验结果表明，Ａｌ基体上第二相Ｐｂ或Ｂｉ的粒子分布与根据上式计算所得的估计在数量级范围大体相当，文中还提出了沉淀孕育期的新概念。