液态金属快速流动下金属凝固组织形成规律的研究

通过本课题的研究，建立了一套电磁泵驱动液态金属快速层流（流速最高达80cm/s），且能够定向凝固的实验装置，系统研究了柱状晶的偏转生长问题，发现胞晶总是顺流向偏转，但对枝晶，随液相流速的提高，经历由迎流向生长，不偏转和顺流向偏转的变化过程；在低生长速度和罗高的液流速度下，枝晶形态变为无明显主轴的穗状晶，组织细密，它是由一次臂二次臂竞争生长的结果；提出一个新的理论模型，完整地解释了柱状晶的偏转生长行为，其创新之处在于引入了枝端顺流向滑移速度Rs，柱状晶的实际生长方向取决于Rs和流动造成的枝端迎流向生长速度R1。平行于凝固界面的快速层流能够减轻溶质富集，提高界面前沿的温度梯度，提高凝固界面的稳定性。