·28· 北京科技大学学报 2005年第1期 表1不同形式电场及电流值对C:-A1合金中A活度的影胸 Table 1 Effects of different electric fields and different current densities on Al activity in Cu-Al alloy 脉冲电场 交流电场 直流电场 电流/A 铝的活度系数/10 电流/A 铝的活度系数10 电流/A 铝的活度系数103 0 2.77 0 1.89 0 1.56 1 2.32 20 1.91 12 1.38 51 2.17 40 1.16 21 0.908 68 1.35 60 0.652 38 1.16 102 113 80 0.604 50 1.35 断电后恢复 2.00 断电后恢复 0.908 断电后恢复 1.47 从图中可以明显看出，经过电场处理的组 同，由于固相端扩散速度慢，阻碍了溶质的有序 织，颜色比较深，主要是CuAl2或富Cu相比较弥 分布.这些呈条状分布的白色富1部分正是在 散的原因，从图1（©）明显看出液相接负极时，白 缓慢冷却条件下优先发展成为一次枝晶的枝干 色的富A1区呈细条分布，而施加交流电的图1b) 部分，虽然从液态淬火的组织图上看，溶质的分 和施加电脉冲的试样图1（©），()就不呈现条状分 布更加趋于均匀，但这只是电场使溶质先发生了 布，而只是在局部产生了有序分布，但当液相接 条状分布，而这种溶质条带之间的距离比较小， 正极时（定向凝固的固相端接负极），如图1()的 在突然冷却的过程中，溶质沿条状带向两侧进行 效果跟施加交流电的组织状态相似.主要是当液 了近距离扩散造成的 相端接的电极不同时，产生的电传输的方向不 30m 30m 30m 30m 30m 30m 图1不同形式电场对A-5%Cu合金液态淬火组织的影响.(a)空白试样；(b)交流50A;(C)直流48A(液相接负极)： (d)直流24A(液相接正极)：(e)脉冲102A(10z:(①脉冲102A(0.5Hz) Fig.1 Liquid quenching microstructures of Al-5%Cu alloy modified by different electric fields 3理论分析 金施加电场时，由于Cu原子团的电位比较高，介 电常数比较小，电子优先从Cu原子团中通过，从 由于Al和Cu的电子密度不同、电子的逸出 而改变了电场的分布状态.如图2所示假设Cu原 功不同：当这两种金属接触时，由于电子的扩散 子团A是固定的，当有电场通过时，在Cu原子团 作用，会产生一个电势，或者说在Cu,A原子团 A和B之间的电场扭曲程度变大，产生的力F大 之间存在着一个电场.在没有施加电场时，Cu原 于F,从而产生一个把B拉到与A在一条直线上 子团的周围分布的是Al原子.当对液态AC1合 的力.所以，电场会改变溶质和溶剂的分布状态，北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 不 同 形式 电场 及 电流 值 对 习仙 合 金 中 活 度 的影 响 幻阳 肠 让几 加 血 迁 彻 柱 讨 】 脉冲 电场 交流 电场 直 流 电场 电流 铝 的活度系数八 一， 电流 铝 的活度系 数 一， 电流 铝 的活度 系数 一， 八入︸月 八，盈一 … ， 断 电后 恢 复 断 电后 恢 复 断 电后 恢复 从 图 中可 以 明显 看 出 ， 经 过 电场 处 理 的组 织 ， 颜 色 比较 深 ， 主 要 是 儿或 富 相 比较 弥 散 的原 因 从 图 明显 看 出液相 接 负极 时 ， 白 色 的富 区 呈 细 条 分布 ， 而 施 加 交 流 电的 图 伪 和 施 加 电脉 冲 的试 样 图 ， 就 不 呈 现 条 状分 布 ， 而 只 是 在 局 部 产 生 了有序 分 布 但 当液 相 接 正 极 时 定 向凝 固 的 固相 端 接 负极 ， 如 图 的 效果跟 施 加 交流 电的组 织状 态 相 似 主 要 是 当液 相 端 接 的 电极 不 同 时 ， 产 生 的 电传 输 的方 向不 同 ， 由于 固相 端 扩 散速度 慢 ， 阻碍 了溶 质 的有序 分 布 这 些 呈 条 状 分 布 的 白色 富 部 分 正 是 在 缓 慢 冷 却 条 件 下 优 先 发 展 成 为 一 次 枝 晶 的枝 干 部 分 虽 然 从 液态 淬 火 的组 织 图上 看 ， 溶 质 的分 布 更 加趋 于均 匀 ， 但 这 只 是 电场使溶质 先 发生 了 条 状 分 布 ， 而 这 种 溶 质 条 带 之 间 的距 离 比较 小 ， 在 突然 冷 却 的过程 中 ， 溶 质 沿 条 状 带 向两侧 进 行 了近 距 离扩 散造 成 的 应甲 月 护， 户 脚口 月 图 不 同形 式 电场 对 卜 合 金液态 淬 火 组织 的影 响 空 白试样 交 流 直 流 液相 接负极 直 流 液相 接正 极 脉 冲 玩 勺脉 冲 几 哈 纽 加琳 月 访 勿 廿介 血 理 论 分 析 由于 和 的 电子 密度不 同 、 电子 的逸 出 功不 同 当这 两 种 金 属 接触 时 ， 由于 电子 的扩 散 作 用 ， 会产 生 一 个 电势 ， 或 者 说在 ， 原 子 团 之 间存在着 一 个 电场 在 没有 施 加 电场 时 ， 原 子 团 的周 围分 布 的是 原 子 当对 液态 卜 合 金 施 加 电场 时 ， 由于 原 子 团 的 电位 比较 高 ， 介 电常 数 比 较 小 ， 电子 优 先 从 原 子 团 中通 过 ， 从 而 改变 了 电场 的分 布状态 如 图 所 示 假 设 原 子 团 是 固定 的 ， 当有 电场 通 过 时 ， 在 原 子 团 和 之 间 的 电场 扭 曲程度 变 大 ， 产 生 的力凡 大 于凡 ， 从 而 产 生 一 个 把 拉 到 与 在 一 条直 线 上 的力 所 以 ， 电场 会 改变 溶质 和 溶 剂 的分 布状 态