Solidification Mechanism and Microstructure Control of L1_2-(Al, Cr)_3Ti Intermetallic Compound

L1_2-(Al,Cr)_3Ti金属间化合物的凝固机制及显微组织控制

基本信息

  • 批准号:
    13650802
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

To overcome weak points of past analytical methods to analyze microsegregation of alloys, a newly proposed progressive-type solidification equation was used to analyze the solidification path of Al-Ti-Cr alloys, and the following results were obtained. Liquid composition(C_<Li>) at the solid fraction(fs_i) of a region i is calculated from the data of (i-1) region by the progressive-type solidification equation : C_<Li>=C_<Li-1>・[{1-(1-B・k_<i-1>)fs_i}/{1-(1-B・k_<i-1>)fs_<i-1>}]^<(ki-1-1)/(1-Bki-1), where k_<i-1> is partition ratio at C_<Li-1>, B is given as follows : B=2α for Flemings model, B=2α(1-exp(-1/α)) -exp(-1/2α) for Clyne-Kurz model, B=2α/(1+2α) for Ohnaka model for plate-like dendrite, and α=D・θ_f/L^2, D : solid diffusion coefficient, θ_f : local solidification time, L : effective length of volume element(=s・d_2/2, s : structure factor(=0.5〜1)). The above modified equation enabled analysis of precise solidification path by using variable partition ratio(ki) from i=1 to n in the solidification range by dividing it with enough number(n) for the precise calculation. The solidification path of Al-Ti-Cr alloys were analyzed by the above progressive-type solidification equation by using experimentally obtained partition ratios(k_<Ti>, k_<Cr>), which are the functions of liquid compositions, and the calculated results agreed well with the experimental results. Further, temperature dependence of yield strength of L1_2-Al_<65>Cr_<10>Ti_<25> single crystal was investigated by compression test, and yield strength versus temperature curve showed a plateau or anomaly in the intermediate temperature range. Deformation-induced dislocation structure in the specimen was examined by transmission electron microscopy (TEM) to explain the above phenomena.
针对以往分析方法在分析合金微观偏析时存在的不足,采用新提出的渐进型凝固方程对Al-Ti-Cr合金的凝固路径进行了分析,得到了以下结果。由<Li>(i-1)区的数据,通过渐进式凝固方程C_<Li>=C_<Li-1>·[{1-(1-B·k_<i-1>)fs_i}/{1-(1-B·k_)<i-1>fs_<i-1>}]^&lt;(ki-1-1)/(1-Bki-1),计算出第i区固相分数(fs_i)处的液相组成(C_),其中k_<i-1>为C_处的分配比<Li-1>,B为:对于Flemings模型,B=2α,B=2α Clyne-Kurz模型为(1-exp(-1/α))-exp(-1/2α),Ohnaka模型为板状枝晶时为B=2α/(1+2α),α=D·θ f/L^2,D为固体扩散系数,θ f为局部凝固时间,L为体元有效长度(=s·d_2/2,s:结构因子(=0.5 × 1))。根据上述修正方程式,能够通过将凝固范围内的i=1 ~ n的分配比(ki)除以用于精确计算的足够的数(n)而使用可变的分配比(ki)来分析精确的凝固路径。利用实验得到的分配比(k_,k_)作为液相成分的函数,用上述渐进型凝固方程分析了Al-Ti-Cr合金的凝固路径<Ti><Cr>,计算结果与实验结果吻合较好。进一步,通过压缩实验研究了L1_2-Al_Cr_Ti_3单晶的屈服强度与温度的关系<65><10><25>,发现在中温区屈服强度随温度的变化曲线呈现平台或异常。用透射电子显微镜(TEM)观察了试样中的形变诱导位错结构,以解释上述现象。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
森 信幸, 大城桂作, 美浦康宏: "漸化型凝固解析によるAl-Ti-Cr合金の凝固パスおよびミクロ偏析・組織に及ぼす要因"日本金属学会2003年春期(第132回)大会講演概要. 第132回(印刷中). (2003)
Nobuyuki Mori、Keisaku Oshiro、Yasuhiro Miura:“通过逐步凝固分析影响 Al-Ti-Cr 合金凝固路径和微观偏析/结构的因素”日本金属学会 2003 年春季(第 132 届)会议上的演讲摘要132 号(印刷版)(2003 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
市丸基行, 森 信幸, 美浦康宏: "Al-Ti-Cr系三元状態図と(Al,Cr)_3Ti合金の凝固組織"軽金属. 51・12. 640-645 (2001)
Motoyuki Ichimaru、Nobuyuki Mori、Yasuhiro Miura:“(Al,Cr)_3Ti 合金的 Al-Ti-Cr 三元相图和凝固结构”轻金属 51・12 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Nobuyuki Mori and Keisaku Ogi: "Analysis of Solidification-Path of Al-Ti-Cr Alloys by Progressive-Type Solidification Equations"Journal of Japan Institute of Metals. 65. 848-851 (2001)
森伸之和小木圭作:“用渐进式凝固方程分析Al-Ti-Cr合金的凝固路径”日本金属学会学报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
森 信幸, 大城桂作: "漸化型凝固解析式によるAl-Ti-Cr合金の凝固パスの解析"日本金属学会誌. 65・9. 848-851 (2001)
森伸之、大城圭作:“利用逐渐凝固分析方程分析Al-Ti-Cr合金的凝固路径”,日本金属学会杂志65・9(2001年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
滝川 学, 富家武彦, 山田和広, 美浦康宏: "L1_2型金属間化合物(Al,Cr)_3Tiの強度特性と転位性状"日本電子顕微鏡学会第57回学術講演会. 第57回. 184 (2001)
Manabu Takikawa、Takehiko Tomiya、Kazuhiro Yamada、Yasuhiro Miura:“L1_2型金属间化合物(Al,Cr)_3Ti的强度特性和位错特性”,日本电子显微镜学会第57届学术会议第57期(2001)。
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