金屬粉末是現(xiàn)代工業(yè)生產中不可或缺的基礎原料,目前被廣泛應用于金屬3D打印、粉末冶金、表面噴涂等技術領域。其中,自組裝殼-核型金屬粉末是粉體新材料中*具發(fā)展?jié)摿Φ闹匾种В湟蚓哂刑厥獾奈⒂^結構和廣闊的應用前景而備受研究者們的青睞。實際上,這類自組裝結構常出現(xiàn)在難混溶合金粉末中,如Fe-Sn、Fe-Cu、Al-Bi和Cu-Co等。自組裝行為發(fā)生在冷卻凝固過程中,且十分復雜,涉及宏觀傳質與傳熱。因此,揭示難混溶合金粉末的內部形貌規(guī)律并闡明其多樣性凝固組織的形成機理一直以來都是研究者們的關注焦點。隨著科技的不斷進步和計算機運算能力的迅猛提升,多方法探究極大地提高了人們對難混溶合金凝固過程的認識,使人們對相分離過程有了更加深入的了解。例如,基于同步輻射方法原位觀測相分離過程中第二相液滴的運動,采用中子衍射實時觀察相分離過程并解析其中的微觀結構,借助相場仿真模擬難混溶合金的凝固組織,以及利用透明難混溶體系與金屬體系的相似性類比研究相分離組織的演化路徑等。上述方法,本書都有涉及。如果仍有不明之處,敬請有興趣的讀者參考相關文獻。本書首先闡述了難混溶合金相分離時的熱動力學過程和相關領域的*新研究進展;隨后,依次分析了相分離方式、溫度場類型和溫度梯度對合金粉末凝固組織的影響;然后,探究了氣流場和粉末制樣時的剖開面對合金粉末熱場和觀測形貌的作用機制;*后,采用單輥技術研究了單向溫度梯度場條件下合金中形成層狀條帶組織的演變規(guī)律。通過閱讀本書,讀者能夠系統(tǒng)掌握難混溶合金粉末內部的多樣性形貌及其相應的形成機理。同時,本書可為深入開展難混溶合金粉末研究的學者們和開發(fā)新材料、新技術的技術人員提供參考。本書由南陽理工學院智能制造學院彭銀利撰寫,同時受河南省增材制造航空材料工程研究中心、南陽市增材制造技術與裝備重點實驗室、南陽理工學院博士科研啟動基金項目、國家自然科學基金項目(52201044)的資助,在此一并表示感謝。此外,也非常感謝南陽市產業(yè)創(chuàng)新科技人才團隊南陽理工學院增材制造技術與裝備科技創(chuàng)新團隊的諸位成員,他們對本書提出了許多寶貴意見。本書在撰寫過程中借鑒了大量參考文獻中的*新研究成果和寶貴數(shù)據資料,在此謹向相關學者表示衷心的感謝。由于作者水平有限,書中難免有疏漏,敬請各位讀者批評指正。
彭銀利,1988年出生,男,南陽理工學院智能制造講師,于2019年獲西北工業(yè)大學材料物理與化學專業(yè)工學博士學位。主要研究方向為,核殼型難混溶合金粉末制備與凝固機理。到目前為止,已在國際高水平期刊如Scripta Mater、JMST上發(fā)表論文數(shù)十篇。主持多項科研項目,包括國家自然科學基金和河南省自然科學基金各1項等。南陽理工學院校地合作科技型服務人才,擔任Materials Letters等多個國際期刊的審稿專家。(1)Peng Yinli, Wang Qiang, Wang Nan*. Scripta Materialia, 2019, 168: 38-41. (2)Peng Yinli, Wang Nan*. Journal of Materials Science & Technology, 2020, 35: 64-72.(3)Peng Yinli, Tian Lili, Wang Qiang, Lei Xiaowei, Yao Wenjing, Wang Nan*. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 801: 130-135. (4)Peng Yinli, Zhang Liang, Wang Lei, Lei Xiaowei, Yao Wenjing, Wang Nan*. Materials Letters, 2018, 216: 70-72. (5)Peng Yinli, Han Sanxuan, Tian Lili, Wang Nan*. Materials Letters, 2019, 254: 222-225. (6)Tian Lili, Peng Yinli, Lei Xiaowei, Yao Wenjing, Liu Mengen**, Wang Nan*. Journal of Molecular Liquids, 2020, 313: 113258.
第1章 緒論11.1 引言11.2 液-液相分離熱力學111.3 相分離動力學181.4 液滴生長及熟化規(guī)律231.5 研究意義26本章參考文獻27第2章 難混溶合金研究進展362.1 引言362.2 多元合金體系中的難混溶區(qū)362.3 殼-核結構研究進展372.4 難混溶合金的凝固組織及控制研究46本章參考文獻55第3章 不同相分離方式下第二相液滴長大及形貌組織603.1 引言603.2 實驗材料及過程613.3 恒溫場中的相分離過程653.4 液滴長大規(guī)律673.5 同一溶液中的兩種相分離方式723.6 本章小結76本章參考文獻76第4章 溫度梯度場中形核長大和調幅分解的相分離組織794.1 引言794.2 實驗過程804.3 單向溫度梯度場中的相分離組織824.4 圓形溫度梯度場中的相分離組織874.5 溫度梯度場形狀對相分離組織的影響894.6 兩種核形成路徑924.7 本章小結95本章參考文獻96第5章 溫度梯度對相分離組織形貌的影響研究985.1 引言985.2 實驗過程995.3 溫度梯度對殼核結構的影響1005.4 殼-核結構對溫度梯度的依賴性分析1045.5 本章小結106本章參考文獻106第6章 不同粒徑Fe-Sn合金粉末中形貌多樣性機理研究1086.1 引言1086.2 落管裝置與實驗過程1096.3 Fe-58%Sn合金凝固形貌1116.4 粉末內部溫度場1136.5 第二相粒子的遷移距離1186.6 第二相粒子碰撞強度1226.7 原位觀測結果及分析1246.8 本章小結127本章參考文獻127第7章 霧化合金微滴外圍氣流場的模擬仿真1307.1 引言1307.2 模型建立與網格劃分1317.3 氣流場1347.4 微滴-氣之間傳熱過程分析1397.5 微滴直徑對流場的影響1417.6 本章小結143本章參考文獻143第8章 粉末內部形貌與剖開面之間的內在聯(lián)系1468.1 引言1468.2 粉末制備實驗與氣流-溫度場模型1478.3 Fe-68%Sn粉末的形貌1498.4 粉末周圍氣流場和溫度場1508.5 不同截面上的內部形貌1558.6 核的理論位置1578.7 本章小結158本章參考文獻159第9章 不同凝固條件下Fe-Sn合金的凝固形貌、相組成及合金條帶中的結構分層現(xiàn)象1649.1 引言1649.2 實驗方法1659.3 結果與分析1679.4 化學成分對Fe-Sn合金條帶凝固組織的影響1759.5 冷卻速率對Fe-Sn合金條帶凝固組織的影響1909.6 本章小結195本章參考文獻196