fe-ni-p-b共晶合金的深过冷凝固组织演化.doc

Fe-Ni-P-B共晶合金的深过冷凝固组织演化 董晓晴(，张柯，刘峰 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072) 摘要：采用玻璃熔覆法使Fe-Ni-P-B共晶合金在不同过冷度条件下凝固，研究了其组织随过冷度的演化规律。结果表明，随着过冷度的增加，凝固组织形态逐渐从棒状规则共晶向不规则的粒状共晶组织转化。当(T35 K时，棒状规则共晶组织随过冷度增加而逐渐细化；当35 K(T150 K时，凝固组织由团状非规则共晶与棒状规则共晶构成，且随着过冷度增加非规则共晶逐渐增多，规则共晶组织减少，共晶间距增大；当 (T150 K时，获得完全非规则共晶组织。应用Jackson-Hunt共晶生长模型和枝晶熔断理论对Fe-Ni-P-B共晶合金凝固组织形成机制进行分析讨论。 关键词：Fe-Ni-P-B共晶合金；玻璃熔覆；过冷度；棒状共晶；非规则共晶 中图分类号：TG132 文献标识码：A The microstructure evolution of highly undercooled Fe-Ni-P-B eutectic alloy DONG Xiao-qing, ZHANG Ke, LIU Feng (State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China) Abstract: The high undercooling of Fe-Ni-P-B eutectic alloy was obtained by glass fluxing technique. The evolution of microstructures at different undercoolings was researched. The results show that the solidification structures gradually transform from regular rod eutectic to granular anomalous eutectic with the undercooling increasing. When the undercooling is lower than 35K, the rod regular eutectic refines gradually. When the undercooling ranges between 35K and 150K, the structure is composed by regular eutectic and anomalous eutectic. When the undercooling exceeds 150K, complete anomalous eutectic is obtained. The formation of different structures can be explained by JH model and dendrite remelting. Key words: Fe-Ni-P-B eutectic alloy; Glass fluxing; Undercooling; Rod eutectic; Anomalous eutectic 引言 Fe-Ni-P-B共晶合金是1K501系快淬软磁铁镍基合金，其非晶合金具有中等饱和磁感应强度、较高的磁导率、中低频下低的铁损等优良磁性能，在传感器、磁屏蔽、高频铁芯等方面有着广泛的应用[1]。目前对该共晶合金的研究大都集中在非晶及其晶化组织方面[2]，而凝固结晶组织方面的研究不多。深过冷凝固技术是一种制备高性能块体共晶合金的有效途径，其特点是在可以控制形核的条件下实现快速凝固[3]。与平衡凝固相比，深过冷技术的应用使得共晶合金的凝固行为发生很大变化，例如，Fe40Ni40P14B6合金在深过冷条件下发生液相调幅分解，因而可以获得纳米晶组织[4,5]。目前，二元共晶合金，如Ni-B[6]、Ni-P[7]、Co-Sb[8]、Ni-Sn[9,10]等的深过冷凝固行为及组织演化规律已被广泛研究，而对于多元共晶合金的深过冷凝固研究相对较少。 本文采用玻璃熔覆法获得不同过冷条件下的Fe40Ni40P14B6共晶合金的凝固组织，对此合金熔体从平衡到非平衡态的凝固行为进行了较为细致的研究，并从理论上解释该合金在不同过冷度条件下的凝固组织演化。对于控制该共晶合金的凝固组织、优化性能有重要意义。 1 实验 实验合金选取Fe-Ni-P-B系中的共晶成分Fe40Ni40P14B6。母合金采用Fe(99.98%)、N