快速凝固技术及在CuSn10P1合金中的应用研究

杨琼

（云南机电职业技术学院，云南 昆明 650203）

1 概述

快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却（≥104～106K/s）或非均质形核的被遏制，使合金在很大的过冷度下，发生高生长速率（≥1～100cm/s）的凝固。一般生成非晶、准晶、微晶和纳米晶等亚稳相的组织和结构，根据其具有的特殊性能可以大大扩展在工程材料方面的用途。无偏析或少偏析的微晶组织及具有超细的晶粒度的合金运用快速凝固技术可以获得，并生成与常规合金不同结构特征和组织，并具有高的点缺陷密度和新的亚稳相。快速凝固技术获得的合金呈现与常规技术合金不同的结构特征和组织，主要是由于大过冷度的起始形核，高速率的生长及较快的凝固过程使平衡的固液界面不再平衡而形成的。通常有三种实现快速凝固的方法：

（1）热力学深过冷法；

（2）动力学急冷法；

（3）快速定向凝固法。

1.1 快速凝固的组织特征

快速凝固通常生成非晶、准晶、微晶和纳米晶等亚稳相，由于此过程是一种非平衡凝固过程，因此快速凝固的组织特征不同于普通凝固，快速凝固的结构特征与组织随着提高冷却速度和凝固速率产生了从常规显微组织-新型显微组织的变化，具体见图1。

图1 显微组织的变化

1.2 快速凝固的主要方法

（1）热力学深过冷快速凝固技术。深过冷是大体积液态金属快速凝固最有效的途径，因为深过冷熔体的凝固过程不受外部散热条件的影响，晶体生长速度大，能达到甚至超过激冷凝固中晶体的生长速度，还有理论上液态金属的体积也不能限制熔体获得深过冷。……