定向凝固 Ni47Mn32Ga21 多晶合金的结构、相变及磁特性
第 21 卷第 11 期中国有色金属学报 2011 年 11 月 V ol.21 No.11 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Nov. 2011 文章编号：1004-0609(2011)11-2869-06
定向凝固 Ni47Mn32Ga21 多晶合金的结构、相变及磁特性
蔡培阳, 冯尚申, 薛双喜, 陈卫平, 周 英, 吴建波, 王古平
(台州学院 物理与电子工程学院，台州 318000)
摘 要：采用定向凝固方法制备了 Ni47Mn32Ga21 多晶合金，通过 XRD 谱和金相照片研究合金的结构，通过对合 金磁化强度与温度关系、电阻与温度关系、磁化曲线和磁感生应变曲线的测量分析，研究了合金的相变、磁化特 性及磁感生应变特性。 结果表明： Ni47 Mn32 Ga21 合金在室温(298K)时为四方结构马氏体相， 晶格参数a=b=0.5938nm， c=0.553 1 nm。合金的马氏体相变起始温度M s 和终止温度M f 分别为309 K和295 K，逆马氏体相变起始温度A s 与终止温度A f 分别为306K和319K，居里温度T C 为365K。室温无压力下，Ni47Mn32Ga21 合金有较好的双向可 恢复磁感生应变，其饱和磁感生应变值达到?700×10 ?6 。
关键词：Ni-Mn-Ga合金；定向凝固；马氏体相变；形状记忆合金；磁感生应变
中图分类号：TG 139.6 文献标志码：A
Structure, phase transformation and magnetic properties in
polycrystalline Ni47Mn32Ga21 directionally solidified alloy CAI Pei-yang, FENG Shang-shen, XUE Shuang-xi, CHEN Wei-ping, ZHOU Ying, WU Jian-bo, W ANG Gu-ping (School of Physics and Electronic Engineering, Taizhou University,Taizhou 318000, China)
Abstract: Ni47Mn32Ga21 polycrystalline alloy was prepared by the directional solidification technique. The structure of the alloy were investigated using XRD and metallography methods. The phase-transformation, magnetization properties and magnetic-field-induced strains were also studied through analyzing the magnetization as a function of temperature, the resistance as a function of temperature, magnetization and magnetic field-induced strain curves. The results show that Ni47Mn32Ga21 alloy exhibits martensitic phase of a tetragonal structure with lattice parameters a=b=0.593 8 nm and c=0.553 1 nm at room temperature (298 K). The martensitic start temperature M s and the martensitic finish temperature M f are 310 K and 295 K, respectively. The austenitic start temperature A s and austenitic finish temperature A f are 306 K and 319 K, respectively. The Curie temperature of alloy T C is 365 K. Ni47Mn32Ga21 alloy exhibits excellent free recoverability of the magnetic-field-induced strains at room temperature without external stress. The saturated value of magnetic-field-induced strain reaches ?700×10 ?6 .
Key words: Ni-Mn-Ga alloy? directional solidification? martensitic transformation? shape memory alloy? magnetic-field- induced strain
铁磁性形状记忆合金 Ni2MnGa 是兼有热弹性马 氏体相变和铁磁性转变的新型功能材料。它不仅可以 在温度、压力场作用下诱发形状记忆效应，而且还可 以在磁场作用下产生形状记忆效应。由于其在磁场控 制下的形状记忆具有输出应变大、响应频率高及可精 确控制等特点，使其可能在大功率水下声纳、微位移 器、震动和噪声控制、微波器件、机器人等领域有重 要应用，有望成为压电陶瓷和磁致伸缩材料之后的新 一代驱动与传感材料 [1?5] 。 对该材料的早期研究主要集 中在单晶样品以及磁感生应变性能研究上，但化学
基金项目：浙江省科技厅重点项目(2006C21085 )；台州市科技计划项目(08KY11) 收稿日期：2010-10-08；修订日期：2011-03-07
通信作者：冯尚申，教授，博士；电话：0576-85173158；E-mail: fss@https://www.sodocs.net/doc/168529558.html,
中国有色金属学报 2011年11月 2870
计量成分的 Ni2MnGa 合金的马氏体相变温度为 202 K，远低于室温，不利于材料的应用，为使材料的马 氏体相变温度达到室温以上, 往往采用偏离化学计量 成分的合金样品。通过调整非化学计量 Ni2MnGa， WU 等 [6] 在 Ni52Mn22.2Ga25.8 单晶中得到室温 0.3%的磁 感生应变，W ANG 等 [7] 在 Ni52Mn24Ga24 单晶中得到室 温 1.2%的磁感生应变，CHEN [8] 在 277 K 的 Ni50.5Mn26.2Ga23.4 单晶中得到 1.7%的磁感生应变， LIKHACHEV等 [9] 在Ni48Mn30Ga22 单晶中得到室温5% 的磁感生应变，MURRAY 等 [10?11] 在 Ni47.4Mn32.1Ga20.5 单晶中得到室温 6%的磁感生应变和 5.7%磁剪切应 变，JIANG等 [12?13] 在Ni50Mn27.5Ga22.5 单晶中得到室温 6.3% 的磁感生应变 ， SOZINOY 等 [14] 在 Ni48.8Mn29.7Ga21.5 单晶中得到室温9.5%的磁感生应变， 可见富Mn单晶NiMnGa样品具有较大的磁感生应变。 由于单晶制备工艺复杂、制备成本高、材料脆性大、 生产效率低，很难大规模推广应用。近年来，关于非 化学计量 Ni2MnGa 合金多晶材料的研究逐渐发展起 来， 主要集中在如何改善Ni2MnGa合金的温度、 应变、 机械等综合性能上。研究者们在实践中发现退火、定 向凝固、甩带快淬、薄膜沉积、掺杂、加压等方法能 有效地改善合金的相变温度、磁感生应变和机械性 能 [15?22] 。
本文作者报道利用真空电弧炉熔炼和定向凝固方 法制备的非化学计量多晶 Ni47Mn32Ga21 合金的结构、 相变、电磁性能及磁感生应变等特性，并对产生这些 特性的原因进行了分析与探讨。
1 实验
取纯度为 99.9 %的单质金属 Ni、Mn、Ga，按 Ni47Mn32Ga21 的化学计量进行配料。将配料置于真空 电弧炉的水冷铜坩埚中， 在高纯氩气保护下进行熔炼， 熔炼过程中为保证成分均匀，反复翻转重熔4 次，浇 注成d 8 mm×80 mm的圆柱形母合金铸锭棒。 然后 取铸锭棒进行定向凝固生长，制备具有一定晶体取向 的多晶试样。定向凝固生长是在真空充氩气保护条件 下进行，生长温度为1 573 K，生长速度为2mm/min。 最后把定向凝固试样在真空充氩气保护下进行退火处 理，以便消除杂散内应力，使原子更高度有序排列。 退火温度为1023 K，保温24h，然后在冰水混合物中 淬火。
用Bruker D8 Advance X射线衍射仪(XRD)对合金 进行相结构分析，射线源为 Cu Kα。用 OLYMPUS DX51 型光学显微镜对合金进行微结构分析，用于金 相观察的合金表面经抛光与腐蚀处理，腐蚀剂用 3%(体积分数)的硝酸酒精溶液，腐蚀时间为15min。 合金相变温度与磁特性用 HH?15 振动样品磁场计 (VSM)和标准四引线法在变温装置中进行测量。直流 磁化强度 M 与外磁场 H 及直流磁化强度 M 与温度 T 关系测量时，振杆的振动频率为77Hz，M—T测量时 偏置磁场为7.96 kA/m，升降温速率都为1.5 K/min。 电阻R与温度T关系测量时，降温速率为1.5 K/min， 升降温速率在室温下为 1.5 K/min、在室温以上为 5 K/min。采用电阻应变片法沿晶体生长方向在 JDAW?2011 型交直流磁致伸缩参数测量仪上测量样 品在室温(298K)下的磁感生应变。
2 结果与讨论
2.1 Ni47Mn32Ga21 合金样品的结构
图 1 所示为 Ni47Mn32Ga21 合金样品粉末在室温 (298 K)下的 XRD 谱。从图 1中可以看出，铸态样品 和定向凝固样品的衍射峰位置一致，但定向凝固样品 的衍射峰强度较大，特别是(422)衍射峰强度远大于铸 态，这说明铸态合金与定向凝固合金的相组织是相同 的，定向凝固过程中合金在一定的晶体方向发生了择 优取向。此外，主要衍射峰(220)已分裂为(220)、(202) 两个衍射峰，(422)、(224)衍射峰也都发生了较明显的 分裂。这显示室温下样品为四方马氏体结构，经计算 其晶格参数a=b=0.593 8 nm，c=0.553 1 nm，四方度 c/a=0.931。样品在室温下呈现四方结构，说明样品的 马氏体相变温度高于室温，
这是由于部分Mn替代Ga、 Ni的结果，与文献[9?15]的报导相一致，也和本研究
图1 Ni47Mn32Ga21 合金粉末在室温下的XRD谱
Fig.1 XRD patterns of Ni47Mn32Ga21 alloy powder at room temperature: (a) As-cast? (b) Directional solidification
第 21 卷第 11 期 蔡培阳，等：定向凝固 Ni47Mn32Ga21 多晶合金的结构、相变及磁特性 2871 中的 M—T 和 R—T 等测量结果相吻合。图 2 所示为
室温下光学金相显微镜观察到的，定向凝固合金表面 经过机械抛光与 3%的硝酸酒精溶液腐蚀过的金相照 片，从照片上可以清晰地看到合金表面马氏体孪晶排 列整齐。这些都预示着样品在室温下可能有较大的磁 感生应变。
图2 Ni47Mn32Ga21 合金室温下的金相照片
Fig.2 Metallograph of Ni47Mn32Ga21 alloy at room temperature
2.2 Ni47Mn32Ga21 合金样品的相变特性
通过测量样品的磁化强度 M 与温度 T 及电阻 R 与温度T的关系来分析样品的相变特性。图3所示为 样品直流磁化强度M随温度T的变化关系， 测量时外 磁场保持在7.96 kA/m不变，上下两条曲线分别为降 温和升温曲线。从图 3 中可以看出，样品的马氏体相 变起始温度M s 和终止温度M f 分别为309K和295K， 逆马氏体相变起始温度A s 与终止温度A f 分别为306K 和319 K，相变热滞温度ΔT(ΔT=A f－M s)为10 K，居 里温度 T C 为 365 K。样品的 M s 比化学计量 Ni2MnGa 合金的202 K要高得多，这是由于晶胞体积减少和电 子浓度增大造成的 [23] ，样品的电子浓度(e/a)为 7.57， 大于Ni2MnGa的7.5。 样品的居里温度T C 比Ni2MnGa 的376 K要略低，这又是由于NiMnGa合金的磁性主 要来源于 Mn 原子，当 Mn 原子过量时，过量的 Mn 原子影响了未被替代 Mn 原子的电子结构，进而使未 被替代Mn原子的磁矩减少引起的，但成份变化对T C 影响总体不大 [23] 。
图 4 所示为样品的 R—T 曲线。从曲线中也能清 晰地看出材料的马氏体相变起始温度 M s 和终止温度 M f 分别为306 K和280 K，逆马氏体相变起始温度A s 与终了温度 A f 分别为 398 K 和 321 K，热滞温度 ΔT 为15 K，降温时居里温度T C1 为364 K，升温时居里 温度T C2 为369K。 表1清晰地列出样品在不同测方法 下的各个相变温度，从表中可明显地看出这一测量结
图3 Ni47Mn32Ga21 样品合金的直流磁化强度M隨温度T的 变化曲线
Fig.3 DC magnetization M as a function of temperature T for Ni47Mn32Ga21
alloy
图4 Ni47Mn32Ga21 样品合金的电阻R与温度T的变化曲线 Fig.4 Resistance (R) as function of temperature (T) for Ni47Mn32Ga21 alloy
表1 不同测量方式下各相变过程中的特征温度
Table 1 Characteristic temperatures of phase transformation by different measurements
Measured
mode
A s/K A f/K M s/K M f/K T C/K ΔT/K
VSM 306 319 309 295 365 10
R—T 298 321 306 280
364 ↓
369 ↑
15
果与上面 M—T 测量结果略有不同，这种不同主要有 两个原因。一个原因是 M—T 曲线与 R—T 曲线所表 征的物理性质不同，其所测得的相变温度本身就略有 差异 [24] 。另一个原因是仪器本身在室温以上的升温速
中国有色金属学报 2011年11月
2872 率大于降温速率造成的，这从高温段升温 R —T 曲线 与降温R —T 曲线偏离较大， 升温居里温度T C 2 偏大可 以看出。 这也是造成R —T 测量时ΔT 偏大的主要原因， 因为不同表征相变温度的方法对 ΔT 都没有什么影 响 [24] 。
2.3 Ni 47Mn 32Ga 21 合金样品的磁化特性
图 5 所示为 Ni 47Mn 32Ga 21 样品合金在不同温度下 的初始磁化曲线(M —H 曲线)，图 6 所示为样品在 298 、 338和378K 3个典型温度下的磁滞回线(M —H 回线)。由图线可明显看出吗，样品在室温(298K)及以
下时难磁化，表现出62A?m 2 /kg 的高饱和磁化强度及
650 kA/m 的大饱和磁场；当温度高于318K 时样品易
图5 Ni 47Mn 32Ga 21 样品合金温度从288 K 至378 K 的初始 磁化曲线(M —H 曲线)
Fig.5 Initial magnetization isotherms of Ni 47Mn 32Ga 21 alloy in temperature rang from 288 K to 378K (M —H
curves)
图6 Ni 47Mn 32Ga 21 样品合金在298、 338和378K 不同典型 温度下的磁滞回线(M —H 回线)
Fig.6 Magnetization hysteresis loops of Ni 47Mn 32Ga 21 alloy at different temperatures (M —H loops)
磁化，其饱和磁场迅速减少至250 kA/m ；当温度进一 步升高样品的饱和磁化强度及饱和磁场也将进一步减 少；当温度升到368 K 及以上时，样品表现为顺磁性。 由图 6 还可进一步看出，随着样品温度的升高，样品 的矫顽力在不断减少。NiMnGa 合金在马氏体相时不 容易磁化，表现出强磁晶各向异性；在奥氏体相时容 易磁化，表现出弱磁晶各向异性。这也间接表明样品 在室温下已为马氏体相，可见这一测量结果和以上的 XRD 和相变温度的测量结果相一致。 样品在室温下有 高饱和磁化强度和强磁晶各向异性，也预示着样品在 室温下可能有较大的磁感生应变。 2.4 Ni 47Mn 32Ga 21 合金样品的磁感生应变
图 7 所示为 Ni 47Mn 32Ga 21 合金样品退火后在室温 (298 K)、 无压力的状态下应变λ随磁场H 的变化关系。 由图 7 中可以看出，样品在外加磁场增加和减少，及 磁场反向增加和反向减少时，其磁感生应变曲线都能 良好重合，这说明样品在自由状态下具有良好的双向 可逆磁感生应变特性。这一特性在工程技术上具有较 大应用价值。此外，从图 7 中还可以看出，退火后的 Ni 47Mn 32Ga 21 合金在室温下的饱和磁感生应变值(λ)达
到了?700×10 ?6
，自由状态下这样大的双向可恢复磁
感生应变在NiMnGa 多晶定向凝固样品中也是不多见 的，具有潜在的工程应用价值。造成样品在室温下有 较好的磁感生应变，可能有以下主要原因：1)
Ni 47Mn 32Ga 21 合金样品在室温时已为马氏体相，合金 中马氏体受到磁场驱动使不同马氏体变体间的孪晶界 发生滑移，从而在宏观上表现出大的磁感生应变 [6?14] ； 2) 在定向凝固过程中， 合金在一定的晶体方向发生择
图 7 Ni 47Mn 32Ga 21 样品合金在 298K 时磁感生应变随磁场 强度变化的曲线
Fig.7 Magnetic field-induced strains measured at 298K as function of magnetic field for Ni 47Mn 32Ga 21 alloy
第 21 卷第 11 期 蔡培阳，等：定向凝固 Ni47Mn32Ga21 多晶合金的结构、相变及磁特性 2873
优取向，导致合金在磁场作用下产生较大的宏观应 变 [16] ； 3) 退火处理降低了样品的杂散内应力对马氏体 择优取向的阻碍，从而增大了合金的磁感生应 变 [2,6?8,16] 。
3 结论
1) 定向凝固多晶 Ni47Mn32Ga21 合金样品具有室 温以上的马氏体相变温度，在室温(298K)时合金为四 方结构马氏体相，其晶格参数为 a=b=0.593 8 nm， c=0.5531nm，四方度c/a=0.931。
2) 定向凝固多晶 Ni47Mn32Ga21 合金样品的马氏 体相变起始温度M s和终止温度M f分别为309K和295 K， 逆马氏体相变起始温度 A s 与终止温度 A f 分别为 306 K和319K，居里温度T C 为365K。
3) 定向凝固多晶 Ni47Mn32Ga21 合金样品在室温 时表现出62A m 2 /kg的高饱和磁化强度及650kA/m的 大饱和磁场，室温下合金样品具有强磁晶各向异性。
4) 定向凝固多晶 Ni47Mn32Ga21 合金样品经 1 023 K 退火后，在室温无压力下有较好的双向可恢复磁感 生应变，其饱和磁感生应变值达到?700×10 ?6 。
REFERENCES
[1] ULLAKKO K, HUANG J K, KANTNER C, O’HANDLEY R C,
KOKORIN V V. Large magnetic-field-induced strains in
Ni2MnGa single crystals[J]. Appl Phys Lett, 1996, 69(13):
1966?1968.
[2] 崔玉亭, 王万录, 廖克俊. Ni50.5Mn26.5Ga23 单晶磁感生应变的
温度依赖性[J]. 材料研究学报, 2004, 18(2): 123?129.
CUI Yu-ting, WANG Wan-lu, LIAO Ke-jun. Temperature
dependence of the magnetic-field-induced induced strain in
Ni50.5Mn26.5Ga23 single crystal[J]. Chinese Journal of Materials
Research, 2004, 18(2): 123?129.
[3] 郭世海, 张羊换, 王国清, 祁 焱, 全白云, 王新林. 淬速对
Ni-Mi-Ga 快淬合金相变的影响[J]. 中国有色金属学报, 2005,
15(11): 1755?1760.
GUO Shi-hai, ZHANG Yang-huan, WANG Guo-qing, QI Yan,
QUAN Bai-yun, WANG Xin-lin. Effect of quenching rate on
phase transformation of Ni-Mr-Ga melt-spinning alloys[J]. The
Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2005, 15(11):
1755?1760.
[4] S?DERBERG O, GE Y, SOZINOV A, HANNULA S P,
LINDROOS V K. Recent breakthrough development of the
magnetic shape memory effect in Ni-Mn-Ga alloys[J]. Smart
Mater Struct, 2005, 14: S223?S235. [5] XU Hui-bin, WANG Jing-min, JIANG Cheng-bao, LI Yan.
Ni-Mn-Ga shape memory alloys development in China[J].
Current Opinion in Solid State and Materials Science, 2005, 9: 319?325.
[6] WU G H,YU C H, MENG L Q, CHEN J L, YANG F M, QI S R,
ZHAN W S, WANG Z, ZHENG Y F, ZHAO L C. Giant magnetic-field-induced strains in Heusler alloy NiMnGa with modified composition[J]. Appl Phys Lett, 1999, 75(19): 2990?2992.
[7] WANG W H, WU G H, CHEN J L, YU C H, GAO S X, ZHAN
W S, WANG Z, GAO Z Y, ZHENG Y F, ZHAO L C. Stress-free two-way thermoelastic shape memory and field-enhanced strain in Ni52Mn24Ga24 single crystals[J]. Appl Phys Lett, 2000, 77(20): 3245?3247.
[8] CHEN F, GAO Z Y, CAI W, ZHAO L C, WU GH, CHEN J L,
ZHAN W S. Strains induced by magnetic field and phase transformation in Ni50.5Mn26.2Ga23.4 ferromagnetic shape memory alloy[J].J Mater Sci Lett, 2003, 22(18): 1241?1242.
[9] LIKHACHEV A A, ULLAKKO K. Magnetic-field-controlled
twin boundaries motion and giant magneto-mechanical effects in Ni-Mn-Ga shape memory alloy[J]. Phys Lett A, 2000, 275(1/2): 142?151.
[10] MURRAY S J, MARIONI M, ALLEN S M, HANDLEY R C,
LOGRASSO T A. 6% magnetic-field-induced strain by twin-boundary motion in ferromagnetic Ni-Mn-Ga[J]. Appl Phys Lett, 2000, 77(6): 886?888.
[11] MURRAY S J, MARIONI M A, KUKLA A M, ROBINSON J,
O’HANDLEY R C, ALLEN S M. Large field induced strain in single crystalline Ni-Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloy[J]. J Appl Phys. 2000, 87(9): 5774?5777.
[12] JIANG C B, WANG J M, XU H B. Temperature dependence of
the giant magnetostrain in a NiMnGa magnetic shape memory alloy[J]. Appl Phys Lett, 2005, 86(25): 252508?3.
[13] WANG J M, JIANG C B, XU H B. Stress induced and magnetic
field enhanced twin variants reorientation strain in NiMnGa single crystal[J]. Mater Sci Forum, 2005, 475/479: 2013?2016.
[14] SOZINOW A, LIKHACHEV A A, LANSKA N, ULLAKKO K.
Giant magnetic-field-induced strain in NiMnGa seven-layer martensitic phase[J]. Appl Phys Lett, 2002, 80(10): 1746?1748.
[15] ULLAKKO K, EZER Y, SOZINOV A, KIMMEL G,
YAKOVENKO P, LINDROOS V K. Magnetic-field-induced strains in polycrystalline Ni-Mn-Ga at room temperature[J].
Scripta Mater, 2001, 44(3): 475?480.
[16] 郭世海, 张羊换, 赵增祺, 李健靓, 王新林. 定向凝固生长对
Ni-Mn-Ga-RE(RE=Tb, Sm)合金磁感生应变的影响[J]. 物理学 报, 2004, 53(5): 1599?1603.
GUO Shi-hai, ZHANG Yang-huan, ZHAO Zeng-qi, LI Jian-liang, WANG Xin-lin. Effect of directional solidification on magnetic-field-induced strain in Ni-Mn-Ga-RE(RE=Tb, Sm) alloys[J]. Aact Physica Sinica, 2004, 53(5): 1599?1603.
中国有色金属学报 2011年11月 2874
[17] CHERECHUKIN A A, KHOVAILO V V, KOPOSOV R V,
KRASNOPEROV E P, TAKAGI T, TANI J. Training of the Ni-Mn-Fe-Ga ferromagnetic shape-memory alloys due cycling in high magnetic field[J]. J Magn Magn Mater, 2003, 258/259: 523?525.
[18] MALLA A, DAPINO M J, LOGRASSO T A, SCHLAGEL D L.
Large magnetically induced strains in Ni50Mn28.7Ga21.3 driven with collinear field and stress[J]. J Appl Phys, 2006, 99(6): 063903-9.
[19] RAFAL W, MARCIN L, ZHAO Zeng-qi, JIANG Li-ping.
Structure and properties of Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloys containing minor addition of terbium[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, 316: e595?e598. [20] PANDA A K, GHOSH M, KUMAR ARVIND, MITRA A.
Magnetic transitions and structure of a NiMnGa ferromagnetic shape memory alloy prepared by melt spinning technique[J].
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2008, 320: L116?L120.
[21] 王省哲, 何宝明. 铁磁形状记忆合金 Ni2MnGa 多晶的磁?力
学特性[J]. 功能材料, 2008, 39(8): 1272?1275.
WANG Xing-zhe, HE Bao-ming. Magnetomechanical
characteristics of ferromagnetic shape memory alloy Ni2MnGa polycrystals[J]. Functional Materials, 2008, 39(8): 1272?1275.
[22] ZHANG Yue-peng, HUGHES R A, BRITTEN J F, GONG
Wen-he, PRESTON J S, BOTTON G A, NIEWCZAS M.
Epitaxial Ni-Mn-Ga films derived through high temperature in situ depositions[J]. Smart Mater Struct, 2009, 18 (2): 025019-6.
[23] JIANG Cheng-bao, Muhammad Y, DENG Li-feng, WU Wei, XU
Hui-bin. Composition dependence on the martensitic structures of the Mn-rich NiMnGa alloys[J]. Acta Materialia, 2004, 52(9): 2779?2785.
[24] 高淑侠, 王文洪, 柳祝红, 陈京兰, 吴光恒, 梁 婷, 徐惠彬,
蔡 伟, 郑玉峰, 赵连城. 铁磁形状记忆合金 Ni52.2Mn23.8Ga24 的马氏体相变及其物理表征[J].物理学报, 2002, 51(2): 0332?0336.
GAO Shu-xia, WANG Wen-hong, LIU Zhu-hong, CHEN Jing-lan, WU Guang-heng, LIANG Ting, XU Hui-bin, CAI Wei, ZHENG Yu-feng, ZHAO Lian-cheng. Martensitic transformation and physics characterization of ferromagnetic shape memory alloy Ni52.2Mn23.8Ga24[J]. Aact Physica Sinica, 2002, 51(2): 0332?0336.
(编辑 李艳红)
单晶高温合金与定向凝固的文献综诉
绪论 航空发动机涡轮叶片的运行经验表明，大多数裂纹都是沿着垂直于叶片主应力方向的晶粒间界即横向晶界上产生和发展的。因此消除这种横向晶界，则可大大提高叶片抗裂纹生长能力。定向凝固就是基于这种设想对叶片铸件的凝固过程进行控制，以获得平行干叶片轴向的柱状晶粒组织。柱状晶之间只有纵向晶界而 无横向品界，这就是定向凝固的柱晶叶片，如果采取某些措施，只允许有一个晶粒成长的柱晶，从面消除了一切晶界，这就是单晶叶片。 由于定向凝固技术用于真空熔铸高温合金涡轮叶片，航空发动机的材料和性能有了极大的提高，特别是单晶叶片的性能和使用寿命比普通精铸叶片提高了许多倍，因此自70年代初期，定向凝固高温合金涡轮叶片开始应用以来，世界各先进的军用及民用航空发动机都普遍采用定向凝固或单晶铸造叶片。 1.定向凝固 1.1定向凝固原理 进行定向凝固以得到连续完整的柱状晶组织，必须满足以下两基本条件: (l)在整个凝固过程中，铸件的固一液相界面上的热流应保持单一方向流出，使成长晶体的凝固界面沿一个方向推进; (2)结晶前沿区域内必须维持正向温度梯度，以阻止其他新晶核的形成。 1.1.1定向凝固过程 定向凝固时合金熔液注入壳型，首先同水冷底板相遇，于是靠近板面的那一层合金熔液迅速冷至结晶温度以下而开始结晶，但此时形成的晶粒，其位向是混乱的，各个方向都有。在随后的凝固进行过程中，由于热流是通过已结晶的固体金属合金有方向性地向冷却板散热，且结晶前沿是正向温度梯度，根据立方晶系的金属及合金（Ni、Fe、Co等及其高温合金）在结晶过程中晶体<100>是择优取向，长大速度最快，从而那些具有<100>方向的晶粒择优长大，而将其他方向的晶粒排挤掉。只要上述定向凝固条件保持不变，取向为<100>的柱状晶继续生长，直到整个叶片，如图1-1所示。
铝合金常见三种类型
在地面及室内的安装环境。所有的导体是STABILOY铝合金（AA8000系列）以XHHW-2型材料绝缘，护套材料为硬度非常高的铝合金材料。替代（WDZA）YJY/YJV/VV 最低运行环境温度-40摄氏度，合金电缆导体的允许长期运行最高额定温度为90摄氏度。优势：阻燃A级，低烟无卤，室内明敷，节约线槽 ZA-AC90（-40）型合金电缆可减少了管道布线所带来的施工难度和人力成本。合金电缆已在工厂用高柔韧性的自锁型铝铠装组装完毕，不需要管道及其附件和人工密集的拉线、扣纹和成管等工序。ZA-AC90（-40）型合金电缆通过CSA认证可应用于非潮湿环境的明线或暗线敷设，并具备与管道方式敷线的相同性能。ZA-AC90（-40）型合金电缆为低烟无卤型，完全符合IEC60754、GB17650.2及IEC60502.1、GB12706.1的规范标准。
PVC护套，可设计应用在直埋，危险和有腐蚀性的安装环境下。所有的导体是STABILOY铝合金（AA8000系列）以及XHHW-2型材料绝缘，护套材料为硬度非常高的铝合金材料。可替代（WDZA）YJY/YJV/VV。最低运行环境温度-40摄氏度，合金电缆导体的允许长期运行最高额定温度为90摄氏度，防水防腐蚀，耐日光老化。优势：阻燃B级，直埋或潮湿环境敷设，屋顶配电，绝缘及护套材料无重金属。 ZB-ACWU90（-40）型合金电缆已在工厂用高柔韧性的自锁型铝铠装和密封PVC外护套组装完毕，不需要管道及其附件和人工密集的拉线、扣纹和成管等工序。ZB-ACWU90（-40）型合金电缆通过CSA认证可应用与干燥和潮湿环境的明线或暗线敷设，也可应用于1区和2区1级危险环境，以及2、3级危险环境。敷设方式户内可采用支架、梯架、托盘以及电缆夹明敷，户外可采用直埋、电缆沟、电缆隧道等多种方式。ZB-ACWU90（-40）型合金电缆每米设有标定标记，以准确地确定合金电缆电缆长度。完全符合IEC60503.1及GB12706.1的规范标准。
铝中合金基本分类及元素和杂质的作用
【知识点】铸造铝合金各种元素的作用及特点 重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显着和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。 亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。 六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。 纯铝的强度低，不宜用来制作承受载荷的结构零件。向铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可制成强度较高的铝合金，若在经冷变形强化或热处理，可进一步提高强度。 根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种. 铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 2A80，原先叫LD-8，化学成分如下： Si:0.5-1.2 Fe:1.0-1.6 Cu:1.9-2.5 Mn:0.2 Mg:1.4-1.8 Ni:0.9-1.5 Zn:0.3 Ti:0.15 其他单个0.05合计0.15 Al:余量 铝合金各元素的含量要看合金的性质的，如上面例子 牌号化学成分（质量分数） /% AL 不小于杂质不大于 Fe Si Cu Ga Mg Zn 其他每种总和 AL99.90 99.90 0.07 0.05 0.005 0.020 0.01 0.025 0.016 0.10 AL99.85 99.85 0.12 0.08 0.005 0.030 0.02 0.030 0.015 0.15 AL99.7A 99.70 0.20 0.10 0.01 0.03 0.02 0.03 0.03 0.30 AL99.70 99.70 0.20 0.12 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.30 AL99.60 99.60 0.25 0.16 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.49 AL99.50 99.50 0.30 0.22 0.02 0.03 0.05 0.05 0.03 0.50 AL99.00 99.00 0.50 0.42 0.02 0.05 0.05 0.05 0.05 1.00 铝合金基本常识 一、分类：展伸材料分非热处理合金及热处理合金 1.1 非热处理合金：纯铝─1000系，铝锰系合金─3000系，铝矽系合金─4000系，铝镁系合金─5000系。 1.2 热处理合金：铝铜镁系合金─2000系，铝镁矽系合金─6000系，铝锌镁系合金
铝合金分类及用途
铝合金分类及用途 公司标准化编码[QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 铝合金的分类一系：1000系列铝合金代表1050、1060、IloO系列。在所 有系列中IOOo系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到％以上。山于不
含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是IJ前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1030系列最后两位阿拉伯数字为50,根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到％以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB∕T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到％以上。二系：2000系列铝合金代表2024、2A16 (LYl6)、2A02 (LY6)。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，EI前在常规工业中不常应用。三系:3000系列铝合金代表3003、3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由镭元素为主要成分。含量在之间，是一款防锈功能较好的系列。四 系:4000系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好，产品描述：具有耐热、耐磨的特性五系:5000系列铝合金代表5052. 5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。乂可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列?在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。六 系:6000系列铝合金代表6061主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。七系:7000系列 铝合金代表7075主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.LHif基本依黑进口，我国的生产工艺还有待提高。八系:8000系列铝介金较为常用的为8011属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。九系:9000系列铝合金是备用合金。 铝合金典型用途 1050食瓜、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途Iloo用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具1145包装及绝热铝箔，热交换器1199电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017是笫一个获得工业应用的2XXX系合金，Ll前的应用范围较窄，主要为钏钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024飞机结构、钏钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身锻金件 2048航空航天器结构件与兵器结构零件 2124航空航天器结构件
金属与合金的晶体结构
第二章金属与合金的晶体结构 第一节纯金属的晶体结构 一、晶体结构的基本知识 1、晶体与非晶体 晶体——原子规则排列的集合体 非晶体——原子无规则堆积的集合体 晶体特征：固定的熔点，各向异性 2、晶格与晶胞 晶格：把晶体中原子看成几何点，用假象的直线连接后得到的三维格架晶胞：晶格中能全面反映原子排列规律的最小几何单元 3、晶面与晶向晶格常数：晶胞的棱边长度 晶面：晶格中各方位的原子面 晶向：任意两个原子连线所指的方向 第二节纯金属的实际晶体结构 α-Fe [100] E=135000N/mm2 [111] E=290000 N/mm2 实际测定 E=210000 N/mm2 一、多晶体结构 单晶体：各部分位向完全一致的晶体（各向异性）多晶体：许多位向不同的单晶体的聚合体（各向同性）晶粒：多晶体中外形不规则的小晶体晶界：晶粒之间的界面 二、晶体缺陷 1、点缺陷——空位和间隙原子 点缺陷→导致晶格畸变→强度↑，硬度↑ 空位和间隙原子都处于运动和变化之中，是原子扩散主 要方式之一。温度↑，空位↑ 2、线缺陷——位错 位错——整排原子有规律错排位错密度ρ=L / V (cm-2)
增加或减小，可以提高强度 3、面缺陷——晶界、亚晶界晶界处：晶格畸变→强度高 原子能量高→熔点低，易腐蚀，原子扩散快 晶粒细→晶界面积大→强度高 亚晶界：晶粒内小位向差（1-2°）的晶块（亚晶粒亚结构）边界 第三节合金的晶体结构合金的基本概念 合金：由两种或两种以上金属，或金属与非金属组成，具有金属性质的物质。 组元：组成合金的基本物质。 相：结构相同，成分相近，与其它部分有界面分开的部分 单相合金：固态下由一个固相组成的合金 多相合金：固态下由两个以上固相组成的合金 组织：相的聚合体。 ( 单相组织，多相组织，) 二、合金的相结构 合金相结构——固溶体和金属化合物。 1、固溶体 固溶体：一种元素的原子溶入另一种元素中形成的合金相。溶剂——保持原晶体结构的元素溶质——失去原晶体结构的元素 有限固溶体：溶解度有一定限度——有限互溶 无限固溶体：溶解度无一定限度——无限互溶（晶体结构相同原子直径相近）固溶体分类： 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙中 固溶强化——溶质溶入固溶体，导致晶格畸变，引起强度和硬度升高 (仍保持良好的塑性和韧性) 2、金属化合物 特征： ?有金属性质 ?晶体结构不同于任何组元 ?成分可用分子式表示Fe3C 性能：硬，脆，熔点高 弥散强化（第二相强化）： 当金属化合物以细小颗粒均布于固溶体上， 可使合金的强度↑↑，硬度↑↑，耐磨性↑↑ 调整合金性能的途径： ?改善固溶体溶解度 ?改变化合物形状、数量、大小、分布
铝合金的牌号、状态和性能解析
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
铝合金分类及应用领域
铝合金分类及应用领域1XXX 纯铝说明1XXX系列代表1050 1060 1070 1XXX系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1XXX系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1XXX系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到%以上。应用领域 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2XXX 铝铜说明2XXX系列铝板代表2A16（LY16） 2A06（LY6）2XXX系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2XXX系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2XXX系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2XXX系列的铝板生产技术将进一步提高。 应用领域 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
常见的金属晶体结构
第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗
定向凝固技术及其应用
定向凝固技术及其应用 1.定向凝固理论基础及方法 定向凝固又称定向结晶，是指金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种方法。定向凝固技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固铸造的工艺。它能大幅度地提高高温合金综合性能。定向凝固的目的是为了使铸件获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织。定向凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种。要得到定向凝固组织需要满足的条件，首先要在开始凝固的部位形成稳定的凝固壳，凝固壳的形成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长基础，该条件可通过各种激冷措施达到。其次，要确保凝固壳中的晶粒按既定方向通过择优生长而发展成平行排列的柱状晶组织，同时，为使柱状晶的纵向生长不受限制，并且在其组织中不夹杂有异向晶粒，固液界面前方不应存在生核和晶粒游离现象。这个条件可通过下述措施来满足：（1）严格的单向散热。要使凝固系统始终处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热，以避免界面前方型壁及其附近的生核和长大。（2）要有足够大的液相温度梯度与固液界面向前推进速度比值以使成分过冷限制在允许的范围内。同时要减少熔体的非均质生核能力，这样就能避免界面前方的生核现象，提高熔体的纯净度，减少因氧化和吸氧而形成的杂质污染，对已有的有效衬底则通过高温加热或加入其他元素来改变其组成和结构等方法均有助于减少熔体的非均质生核能力。（3）要避免液态金属的对流。搅拌和振动，从而阻止界面前方的晶粒游离，对晶粒密度大于液态金属的合金，避免自然对流的最好方法就是自下而上地进行单向结晶。当然也可以通过安置固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。从这三个条件我们可以推断，为了实现定向凝固，在工艺技术上必须采取措施避免侧向散热，同时在靠近固液界面的熔体中维持较高的温度梯度。 定向生长理论和它的应用很大程度上取决于先进定向凝固技术。自从Bridgman和Stockbarger在20世纪20年达提出奠定了现代定向凝固和单晶生长技术基础的Bridgman定向凝固技术，定向凝固就被广泛运用于制备各种结构和功能材料。定向凝固技术最大的一个成果之一就是涡轮叶片的生产，这直接促进了高温合金材料设计上的巨大进步。自从这个突破后，一系列的定向凝固技术，比如：快速凝固技术（HRS），液态金属冷却（LMC）等可以提高定向凝固组织都发展起来。如今，定向凝固理论是一种重要的材料制备方法和一种研究凝固现象的有利工具。因此，研究和开发新的定向凝固方法吸引了世界范围内的材料工程师和科学家。 定向凝固方法主要有以下几种： （1）发热剂法。将型壳置于绝热耐火材料箱中，底部安放水冷结晶器。型壳中浇入金属液后，在型壳上部盖以发热剂，使金属液处于高温，建立自下而上的 凝固条件。由于无法调节凝固速率和温度梯度，因此该法只能制备晓得柱状 晶铸件。 （2）功率降低法。铸型加热感应圈分两段，铸件在凝固过程中不移动。当型壳被预热到一定过热度时，向型壳中浇入过热金属液，切断下部电源，上部继续 加热。温度梯度随着凝固距离的增大而不断减少。 （3）快速凝固法。与功率降低法的主要区别是铸型加热器始终加热，在凝固时铸件与加热器之间产生相对移动。另外，在热区底部使用辐射挡板和水冷套。 在挡板附近产生较大的温度梯度。与功率降低法相比，该法可大大缩小凝固
铝合金的分类与典型用途
铝合金的分类与典型用途 一 JIS A.A 1000 系列－－纯铝系 1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 1、1060作为导电材料IACS保证61%，需要强度时使用6061 电线 2、1085 1080 1070 1050 1N30 1085 1080 1070 1050 —成形性、表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。因为是纯铝、其强度较低，纯度愈高其强度愈低。日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材 3、1100 1200 AL纯度99.0%以上之一般用途铝材，阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件1N00 －强度比1100略高，成形性良好，其化特性与1100相同。 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 二日用品 2000 系列－－ AL x Cu 系 2000系列铝合金代表2024、2A16（L Y16）、2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 1、2011快削合金，切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。要求耐蚀性时，使用6062系合金音量轴、光学组件、螺丝头。 2、2014 2017 2024 含有多量的Cu，耐蚀性不佳，但强度高，可作为构造用材使用，锻造品亦可适用，航空器、齿轮、油、压组件、轮轴。 3、2117固溶化热处理后，作为铰钉用材，为延迟常温时效速度之合金。 4、2018 2218 锻造用合金。锻造性良好且高温强度较高，因此使用于需要耐热性之锻造品，耐蚀性不佳，汽缸头、活塞、VTR汽缸。
铝合金的牌号性能与应用
铝合金的牌号、状态和性能 1 铝及铝合金的分类 纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金)，也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。 纯铝—1×××系，如1000合金 非热处理型合金Al-Mn系合金—3×××系，如3003合金 Al-Si系合金—4×××系，如4043合金变形铝合金Al-Mg系合金—5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金—2×××系，如2024合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金—6×××系，如6063合金铝及Al-Zn-Mg系合金—7×××系，如7075合金铝合金Al-其它元素—8×××系，如8089合金 纯铝系 非热处理型合金Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金
2 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si 合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3.3 中国变形铝合金状态代号及表示方法 根据GB/T16475–1996标准规定，基础状态代号用一个英文大写字母表示。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位、两位或多位阿拉伯数字表示。 3.3.1基础状态代号 3.3.2 细分状态代号 HXX状态 H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序 H1 ——单纯加工硬化状态 适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态。
铸造高温合金发展的回顾与展望
第20卷 第1期2000年3月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALS Vol.20,No.1 M arch2000 铸造高温合金发展的回顾与展望 陈荣章1 王罗宝1 李建华2 (1.北京航空材料研究院,北京100095; 2.中国人民大学,北京100872) 摘要:回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空 熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值 模拟;细晶铸造。展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶 片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料。 关键词:合金发展;铸造高温合金;燃气涡轮叶片 中图分类号:T G24 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2000)01 0055 07 自从20世纪40年代初期第一台航空喷气发动机采用第一个铸造涡轮工作叶片以来,铸造高温合金的发展经历了一段曲折而又辉煌的历程。众所周知,航空发动机的发展与高温合金的发展是齐头并进、密不可分的,前者是后者的主要动力,后者是前者的重要保证。占据着航空发动机中温度最高、应力最复杂的位置的铸造涡轮叶片的合金发展尤其是这样。半个世纪以来,航空发动机涡轮前温度从40年代的730 提高到90年代的1677 ,推重比从大约3提高到10[1],这一巨大进展固然离不开先进的设计思想、精湛的制造工艺以及有效的防护涂层,但是,高性能的铸造高压涡轮叶片合金的应用更是功不可没。40年代以来,标志着铸造高温合金性能水平的在140M Pa/100h条件下的承温能力从750 左右提高到当前的1200 左右(图1),是十分令人鼓舞的巨大成就。在这世纪之初回顾铸造高温合金发展的历程,不能不提到如下几件使人难忘的重大事件。 叶片以铸代锻 1943年,美国GE公司为其J 33航空发动机选用了钴基合金H S 21制作涡轮工作叶片,代替原先用的锻造高温合金H astelloy B。当时为了考核铸造高温合金作为转动件的可靠性,宇航局(NASA)有关部门曾对两种合金叶片同时进行台架试车鉴定。结果表明, HS 21完全可以代替H astelloy B制作涡轮转子叶片,从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史[2,3]。之后,又谨慎地对X 40,GM R 235等铸造合金进行类似的考核研究,使铸造叶片的应用有所扩大。随着发动机推力的增大,叶片尺寸增大,当时发现叶片的主要失效模式从蠕变断裂转变为疲劳断裂,而铸造叶片由于晶粒粗大且不均匀,疲劳性能远低于锻造合金,加之当时出现了性能较高的沉淀硬化型镍基锻造高温合金,例如Nimonic80A, Udimet500,W aspaloy, 437 , 617等,而且锻造技术有所进步,这就使设计师又把叶片选 收稿日期:1999 09 20 作者简介:陈荣章(1937 ),男,研究员
铸造铝硅合金特性和分类
2.3．1 铸造铝合金的一般特性 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件．用于铸造的铝合金必须具备以下特性，其中最为关键的是流动性和可填充性。 (1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性； (2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点： (3)导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短； (4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制； (5)铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向： (6)化学稳定性好，有高的抗蚀性能； (7)不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理； (8)铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产，也可用真空铸造、 低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。 2.3．2铸造铝合金的牌号与状态表示方法 铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。目前，世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金，但目前基本的合金只有 以下6类： (1)A1-Cu铸造铝合金； (2)Al-Cu-Si铸造铝合金； (3)Al-Si铸造铝合金； (4)Al-Mg铸造铝合金； (5)A1-zn-Mg铸造铝合金； (6)Al-Sn铸造铝合金： 铸造铝合金系目前国际上无统一标准，各国(公司)都有自己的合金命名及术语，下面分别简述如下。 2．3．2．1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法 (1)按GB8063规定，铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素的平均含量。在牌号的最前面用“z”表示铸造，例 如ZAISi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7％，平均含镁量小于1％。另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。zL后面第一个数字表示台金系列．其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜，铝镁．铝锌系列合金，ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。优质合金的数字后面附加字母“A”： (2)合金铸造方法和变质处理代号。 S——砂型铸造； J——金属型铸造； R——熔模铸造； K——壳型铸造； B——变质处理。 (3)合金状态代号。 F——铸态； T1——人工时效；
铝合金分类及用途
铝合金的分类一系:1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。三系:3000系列铝合金代表3003 、3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。四系:4000系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好，产品描述: 具有耐热、耐磨的特性五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。六系:6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。七系:7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性. 目前基本依靠进口，我国的生产工艺还有待提高。八系:8000系列铝合金较为常用的为8011 属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。九系:9000系列铝合金是备用合金。 铝合金典型用途 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊
定向凝固技术制取高温合金单晶铸件的思考
定向凝固技术制取高温合金单晶铸件的思考 刘 健,李 理,曾 斌,彭广威Ξ (湘潭大学材料研究中心,湖南湘潭411105) 摘 要:回顾了单晶高温合金的发展历史,结合晶体学知识系统总结与分析了制取高温合金单晶的两种定向凝固技术的原理与晶体竞争生长机制.对两种方法现有工艺的优缺点进行了深入思考与比较,提出了两种制取任何所希望取向理想单晶的新方法,旨在为完善单晶高温合金的制取工艺提供新思路. 关键词:定向凝固;单晶高温合金;择优生长;选晶;籽晶 中图分类号:TG244.3 文献标识码:A 文章编号:1671-119X(2005)02-0049-04 0 引 言 自20世纪80年代初第一代单晶高温合金研制成功之后,单晶高温合金的发展甚为迅速.1988年,美国PW公司推出了工作温度比第一代单晶高温合金PWAl480约高30℃的PWAl484,继之又出现性能水平相当的ReneN5、CMSX—4等单晶高温合金,称为第二代单晶高温合金.时隔不到5年,1993年12月和1994年11月先后公布了两个标志着单晶高温合金的发展进入新阶段的第三代单晶高温合金ReneN6、CMSX—10[1].一代又一代单晶高温合金的相继出现和应用,为航空发动机和地面燃气轮机的性能大幅度提高作出了重大贡献.上个世纪90年代,几乎所有先进航空发动机都采用单晶高温合金.如推重比为10的发动机F119(美)、F120(美)、GE90(美)、E J200(英、德、意、西)、M882(法)、P2000 (俄)等[2].在单晶高温合金的生产和应用蓬勃发展的同时,各国高温合金同行们在单晶高温合金强化机制、凝固理论、环境抗力、合金设计、工艺优化等方面进行了愈加深入的研究,为提高力学性能、工艺性能和环境性能作了巨大的努力.我国从70年代末开始研究单晶高温合金及工艺,北京航空材料研究所、中国科学院金属研究所、冶金部钢铁研究总院、西北工业大学、上海交通大学等单位都对单晶高温合金和工艺进行过卓有成效的研究,研制成功一批单晶高温合金[3-4],井获得初步应用,建立了一套单晶工艺及设备.在单晶高温合金凝固理论、强化机制、取向控制以及数值模拟等方面进行过较深入的研究.但是无论是定向合金还是单晶高温合金,性能水平都还落后于国际先进水平.为此,廖世杰教授于1987年首次提出了若干定量评估定向凝固程度的参数[5],不仅使定向凝固程度有了定量的描述,最重要的是可以更深层次地检验定向凝固是否成功,从而将定向凝固理论向前推进.影响单晶铸件性能的因素主要是合金成分和制取工艺.在合金成分设计方面以日本金属技术研究所提出的新成分设计流程和d电子合金设计法最为成熟[2].制取单晶高温合金以正常凝固法中的定向凝固法应用最为广泛和最有效.固-液界面前沿液相中的温度梯度G L和晶体生长速度R是定向凝固技术的重要工艺参数, G L/R值是控制晶体长大形态的重要判据.因此,如何控制好固-液界面温度场从而获得具有理想晶体形态的单晶是非常重要的.当前很多人对固液界面温度场进行了深入研究,并且建立了大量描述定向凝固固液界面温度变化规律的数学模型.廖世杰等人先后建立了一种能够精确描述一维和二维定向凝固过程中固液界面温度场的理论模型[6-7],并且由此模型推导出了一系列热参数,包括温度梯度G L,凝固速度R,冷却速度V以及界面特征温度T c,这对于实时掌握动态的材料凝固过程从而采取相应措施控制它获得最佳凝固组织是非常有用的.尽管如此,但是综观单晶高温合金定向凝固法的发展历史, 第15卷第2期2005年6月 湖南工程学院学报 Journal of Hunan Institute of Engineering Vo1.15.No.2 J une.2005 Ξ收稿日期:2005-01-02 作者简介:刘 健(1978-),男,硕士研究生,研究方向:定向凝固织构.