·152· 北京科技大学学报 2007年增刊1 异有关. 8 16 14 12 8 6 500μm 2 50 100 150 200 250 电脉冲处理时间/s 图5不同脉冲处理时间试样与未经处理试样初生相形核最低温度 差值分布图 3 讨论 2500μm 合金熔体经电脉冲处理后其凝固组织发生了明 图4处理180sa)、处理240sb)试样的凝固组织 显的变化，这与其凝固过程的改变是密切相关，而 合金的冷却曲线可以直观的反映出其凝固过程.凝 将三组试样中经不同时间电脉冲孕育处理试样 固组织初生相细化同时，由冷却曲线得到的初生相 的初生相形核最低温度与同组的未经电脉冲孕育处 形核过冷度大幅度减小，这意味着电脉冲处理使得 理的试样进行比较，其差值为△T(△Tx=Tx-To, 合金凝固过程中形核功降低，促进了凝固核心的形 Tx是电脉冲处理X秒试样的初生相形核的最低温 成 度，T。是未处理试样的初生相形核最低温度，△Tx 由于本研究的电脉冲处理是在合金熔体存在较 表示经电脉冲处理X秒的试样与未经处理试样初生 大过热度的情况下进行的，而在合金的疑固过程中 相形核最低温度的差值).将电脉冲孕育处理后初生 并未施加电脉冲处理，因此可以认为凝固组织的改 相形核最低温度的变化△Tx和电脉冲处理时间的对 变与电脉冲处理对合金液态结构的改变有关.在液 应关系作图，如图5所示.可以看出，与未经电脉 态金属中存在着金属团簇，这些团簇为金属凝固提 冲处理试样相比，所有经电脉冲孕育处理的试样的 供所需的晶核6.在金属冷却过程中，当团簇的大 初生相形核最低温度都有所提高，但随着电脉冲处 小满足临界形核尺寸时，它就会成为晶体长大所需 理时间的延长，变化幅度呈现出一定规律的波动， 的核心.电脉冲处理后合金熔体的液态结构发生了 即合金熔体经电脉冲处理一段时间后，合金凝固初 改变，在合金熔体中出现了大量的满足临界形核半 生相形核最低温度有较大幅度的提高（初生相形核 径的团簇 过冷度较大幅度的减小)，继续延长处理时间，变化 采用液态结构X-射线衍射的方法分析得到， 的幅度反而减小，再继续增加处理时间，初生相形 A1-14.6%Si合金熔体在电脉冲处理后，合金熔体的 核最低温度第二次出现大幅度提高（初生相形核过 近程有序程度明显增加，Si-Si原子团和Al-A1原子 冷度第二次出现大幅减小).合金凝固的初生相形核 团增多并且尺寸变大，A1-Si原子团数量减少.在 最低温度（初生相形核过冷度）呈现出类似周期性的 Sn-15%Pb合金熔体中，同样也会存在原子团簇.合 变化特征.实验观测到的周期大约在120s左右. 金熔体经电脉冲处理后，这些原子团簇会增加长大， 通过对三组试样实验结果的对比分析可以看 当原子团簇长大到一定尺度，满足临界形核半径后 出，三组实验结果初生相形核最低温度的变化规律 就可以成为晶核继续长大，使得晶粒细化 是一致的，但不完全重合，分析认为，这与各组实 然而，晶粒并没有因为电脉冲处理时间的延长 验之间的试样的原始条件、环境温度等因素存在差 而继续细化，而是呈现出周期性.分析认为，在本• 152 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 图 4 处理 180 s(a)、处理 240 s(b)试样的凝固组织 将三组试样中经不同时间电脉冲孕育处理试样 的初生相形核最低温度与同组的未经电脉冲孕育处 理的试样进行比较，其差值为∆TX(∆TX = TX − T0， TX 是电脉冲处理 X 秒试样的初生相形核的最低温 度，T0 是未处理试样的初生相形核最低温度，∆TX 表示经电脉冲处理 X 秒的试样与未经处理试样初生 相形核最低温度的差值)．将电脉冲孕育处理后初生 相形核最低温度的变化∆TX 和电脉冲处理时间的对 应关系作图，如图 5 所示．可以看出，与未经电脉 冲处理试样相比，所有经电脉冲孕育处理的试样的 初生相形核最低温度都有所提高，但随着电脉冲处 理时间的延长，变化幅度呈现出一定规律的波动， 即合金熔体经电脉冲处理一段时间后，合金凝固初 生相形核最低温度有较大幅度的提高(初生相形核 过冷度较大幅度的减小)，继续延长处理时间，变化 的幅度反而减小，再继续增加处理时间，初生相形 核最低温度第二次出现大幅度提高(初生相形核过 冷度第二次出现大幅减小)．合金凝固的初生相形核 最低温度(初生相形核过冷度)呈现出类似周期性的 变化特征．实验观测到的周期大约在 120 s 左右． 通过对三组试样实验结果的对比分析可以看 出，三组实验结果初生相形核最低温度的变化规律 是一致的，但不完全重合．分析认为，这与各组实 验之间的试样的原始条件、环境温度等因素存在差 异有关． 图 5 不同脉冲处理时间试样与未经处理试样初生相形核最低温度 差值分布图 3 讨论 合金熔体经电脉冲处理后其凝固组织发生了明 显的变化，这与其凝固过程的改变是密切相关，而 合金的冷却曲线可以直观的反映出其凝固过程．凝 固组织初生相细化同时，由冷却曲线得到的初生相 形核过冷度大幅度减小，这意味着电脉冲处理使得 合金凝固过程中形核功降低，促进了凝固核心的形 成[5]． 由于本研究的电脉冲处理是在合金熔体存在较 大过热度的情况下进行的，而在合金的凝固过程中 并未施加电脉冲处理，因此可以认为凝固组织的改 变与电脉冲处理对合金液态结构的改变有关．在液 态金属中存在着金属团簇，这些团簇为金属凝固提 供所需的晶核[6]．在金属冷却过程中，当团簇的大 小满足临界形核尺寸时，它就会成为晶体长大所需 的核心．电脉冲处理后合金熔体的液态结构发生了 改变，在合金熔体中出现了大量的满足临界形核半 径的团簇． 采用液态结构 X-射线衍射的方法分析得到， Al-14.6%Si 合金熔体在电脉冲处理后，合金熔体的 近程有序程度明显增加，Si-Si 原子团和 Al-Al 原子 团增多并且尺寸变大，Al-Si 原子团数量减少[7]．在 Sn-15%Pb 合金熔体中，同样也会存在原子团簇．合 金熔体经电脉冲处理后，这些原子团簇会增加长大， 当原子团簇长大到一定尺度，满足临界形核半径后 就可以成为晶核继续长大，使得晶粒细化． 然而，晶粒并没有因为电脉冲处理时间的延长 而继续细化，而是呈现出周期性．分析认为，在本