难混溶合金核壳结构球形粉末制备及相分离行为的研究

The preparation of core-shelled spherical powders by phase separation of immiscible alloy has become a new strategy for functional materials and achieved a wide-range industrial application to serve solder, high strength alloy, high conductivity alloy and phase change thermal storage. However there are some problems in size, composition, shell layer, solidification structure and controlled phase separation of core-shelled particles prepared by traditional immiscible separation technology. This project focus on the phase separation study of core-shelled spherical particles via in-situ reduction of mixture metal oxides and the de-wetting or low wettability of liquid-solid interface between metal droplet and solid medium. With the advantages, such as heat treatment process, heat aging treatment, atmosphere pressure and controlled solidification process, it is important to intensively understand the dynamics of marangoni mobility, stokes deposition, collision and interaction between liquid phases coupled with temperature field and magnetic field. We demonstrate the in situ atomic dispersion, melting, spinodal decomposition, homogeneous nucleation and phase separation. We also clarify the migration behavior of the second phase in the temperature field or magnetic field and discuss the formation of double layer or multilayer shell-core organization, which lay a foundation of a specific core-shell structure of spherical alloy powder materials.

利用难混溶合金相分离制备核壳结构球形粉末材料已发展成为功能材料开发的新途径，在钎料、高强高导、相变储热等应用领域具有重要的工业用途。但目前基于相分离方法制备核壳结构球形粉末的方法在尺寸、成分、壳层、结构以及相分离调控等方面存在问题。本项目利用合金液滴-固态介质界面低润湿性及原位还原混合金属氧化物，实现难混溶合金核壳结构亚微米球形粉末制备及相分离研究。由于在组分、热处理、时效处理、气氛气压、组织凝固等方面的优势并可结合温度场以及强磁场等条件，该研究可深入理解Marangoni迁移、Stokes沉积、液滴碰撞凝并、两液相间相互作用等动力学行为，研究合金元素原位原子级分散、熔化、调幅分解、匀质形核以及相分离，阐明第二相在温度场和磁场中的迁移行为，探讨两层或多层壳核组织的形成规律，为设计具有特定核壳结构合金球形粉末材料奠定基础。

难混溶合金相分离制备核壳结构球形粉末材料已发展成为功能材料开发的新途径。本项目以钎料、高导、相变储热等应用领域具有重要的工业用途的铁基合金和银基合金体系为研究对象，基于难混溶合金体系的特殊熔体特性，利用合金液滴-固态介质界面低润湿性及原位还原混合金属氧化物，实现难混溶合金核壳结构亚微米球形粉末制备及相分离研究。具体研究了铁基合金、银基合金体系在组分、热处理、时效处理、组织凝固以及温度场等条件下的规律性研究，探讨了基于多孔氧化铝作为分散介质的界面不润湿球化的稳定性，并深入研究难混溶合金Marangoni迁移、Stokes沉积、液滴碰撞凝并、两液相间相互作用等动力学行为，研究合金元素原位原子级分散、熔化、调幅分解、匀质形核以及相分离，揭示了第二相的迁移行为，探讨壳核组织的形成规律以及分散介质对其影响，并研究合金结构与性能的关系。基于以上微观规律及材料性能的研究，研究结果可发展成为一种新的合金粉末制备科学与技术基础，并获得原创性知识产权。