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近年来,深过冷熔体中的枝晶生长动力学一直是人们研究的热点。先前对枝晶生长动力学的研究主要集中在纯金属和固溶体上,而对金属间化合物的研究却较少。由于金属间化合物具有复杂的晶体结构、长程有序的原子排布以及生长受界面动力学控制的特点,其生长速率远小于纯金属和固溶体的。对金属间化合物的深入研究不仅可以有助于人们认识和理解枝晶其生长动力学过程,而且还可以通过改变工艺条件来改善其力学性能。因此,有必要对金属间化合物过冷熔体中枝晶生长动力学进行更多的研究。 本文采用熔融玻璃净化法对FeSi、Ni5Si2和Ni2Si金属间化合物进行深过冷,通过X射线衍射分析和金相显微镜分析了不同过冷度下样品的相组成和显微组织。在此基础上,采用高速摄影技术和三维软件模拟技术对三种化合物的枝晶生长速率进行了测定,并根据枝晶生长BCT理论对三种化合物的枝晶生长动力学进行了研究。获得的主要结论如下: 1.深过冷实验结果表明:FeSi、Ni5Si2和Ni2Si三种金属间化合物达到的最大过冷度分别为315K、194K和171K。 2.三种金属间化合物的晶体生长速率测定结果表明:在获得的过冷度范围内,FeSi、Ni5Si2和Ni2Si的凝固均没有出现“无序截留”,即生长速率均随过冷度的增加而平稳增大。 3.根据枝晶生长BCT理论模型计算表明:FeSi、Ni5Si2和Ni2Si金属间化合物的界面动力学系数μ值分别为0.014m·K-1·s-1、0.12m·K-1·s-1和0.15 m·K1·s-1。 4.通过对三种金属间化合物的枝晶生长速率对比发现,在同等过冷度条件下,Ni5Si2和Ni2Si化合物的枝晶生长速率相近且大于FeSi化合物的枝晶生长速率。分析认为:生长速率的大小与晶体结构的复杂程度无关,主要取决于界而动力学系数μ值的大小。 5.凝固组织观察表明:随着过冷度的增加,FeSi、Ni5Si2和Ni2Si金属间化合物均发生了晶粒细化,这种晶粒细化现象可以根据枝晶熔断机制加以解释。