透明模型合金宏微觀凝固模擬研究.pdf

1、凝固界面生長形態(tài)是由材料液固界面性質和凝固驅動力的性質所決定的。界面性質決定了界面形態(tài)對驅動力的相應反應，因此相似的界面性質在相似的驅動力作用下將產生相似的動力學行為，導致相似的界面形態(tài)。丁二腈(SCN)就是這樣一種與金屬具有相似界面性質的體心立方結構的透明有機物，由于它的熱力學數據較全，與金屬凝固行為相似，多年來被國際凝固理論界廣泛地應用于凝固理論研究。論文通過改進提純裝置高效率制備了高純丁二睛，并在此基礎上開展了宏微觀凝固模擬研究。

2、微觀上，通過過冷熔體的自由枝晶生長動力學實驗，對枝晶生長形態(tài)選擇的穩(wěn)定性參數進行了研究，宏觀上，通過模擬鑄件的凝固過程，對鑄造析出性氣孔形成過程和機理進行了分析。取得的主要成果如下： 1.對比研究了減壓蒸餾加區(qū)域熔煉與減壓精餾對丁二腈的提純效果，發(fā)現，對于丁二腈來說，減壓精餾具有更高的提純效率，制備出純度超過99.99﹪的高純丁二腈。 2.設計并實現了控溫精度為±0.004℃的實驗溫場條件，并以水三相點作為基標準進行了校

3、驗，在此基礎上設計并制造了自由枝晶生長系統(tǒng)。 3.采用制備的高純丁二腈試樣進行了過冷熔體自由晶體生長動力學研究，發(fā)現，實驗測得的穩(wěn)定性參數與MSC原理和LM-K原理較為接近，但與GIW理論差別較大。 4.透明模型合金應用到對鑄造中的宏觀現象的模擬，發(fā)現，純合金鑄件凝固時，氣孔的析出基本與鑄件的凝固過程同步進行，并呈現氣條生長，由型壁向中心會聚，而在合金鑄件中，氣孔在凝固末期伴隨著局部熱裂的形核以及殘余液相沿枝晶間隙的流動