曹永青
- 作品数：10 被引量：49H指数：4
- 供职机构：西北工业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划高等学校学科创新引智计划更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术电子电信更多>>
- 液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn合金组织演变被引量：4
- 2015年
- 研究了在液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn亚共晶合金的组织演化过程.结果显示,熔池从上至下可以分为三个区域:表层为平行激光扫描方向的α-Ni转向枝晶区;中部为近乎垂直于熔池底部外延生长的α-Ni柱状晶区;底部为少量的残留α-Ni初生相和大量的枝晶间(α-Ni+Ni3Sn)共晶组织.激光熔凝区组织受原始基材组织的影响很大,熔池中的α-Ni枝晶生长方向受到了热流方向和枝晶择优取向的双重影响.与基材中存在的层片状、棒状和少量离异(α-Ni+Ni3Sn)共晶的混合组织相比,熔池内的共晶组织皆为细小的规则(α-Ni+Ni3Sn)层片状共晶,皆垂直于熔池底部外延生长,并且从熔池顶部至底部,共晶层片间距逐渐增大.分别应用描述快速枝晶生长的Kurz-Giovanola-Trivedi模型和描述快速共晶生长的Trivedi-Magnin-Kurz模型对熔池表层凝固界面前沿的过冷度进行估算,发现熔池表层α-Ni枝晶和(α-Ni+Ni3Sn)层片共晶的生长过冷度在50.4—112.5 K之间,远大于相应深过冷凝固(α-Ni+Ni3Sn)反常共晶生长的临界过冷度20 K,这说明文献报道的临界过冷度并不是反常共晶出现的充分条件.
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- 关键词：快速凝固过冷度
- 激光高速熔凝Ni-33%Sn过共晶合金组织演化
- 2017年
- 分别采用连续激光及脉冲激光高速熔凝Ni-33%Sn过共晶合金。结果表明,经连续激光熔凝后熔池内组织由α-Ni+β-Ni3Sn规则层片共晶、未完全熔化的β-Ni3Sn颗粒,以及部分重熔的β-Ni3Sn枝晶组成,经脉冲激光熔凝后熔池内为完全的α-Ni+β-Ni3Sn规则层片共晶。两种方式熔凝后,熔池内组织较基材均明显细化,随着激光扫描速度的增大,共晶层片间距逐渐减小。当激光扫描速度达到1 000 mm/s时,仍未出现规则层片共晶向非规则反常共晶组织的转变,结合TMK模型分析,同时与相同生长速度下的深过冷实验对比,揭示快速生长并非产生反常共晶形成的充分条件。
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- 非平衡凝固Ni-Sn反常共晶生长机理研究
- 共晶凝固是一类十分重要的液-固相变过程而被广泛研究。共晶材料的性能在很大程度上取决于共晶结构的规则程度、特征尺度及共晶组成相的取向。现有的研究显示，在非平衡快速凝固条件下，即使是规则共晶体系，也可能会发生由规则层片/棒状...
- 曹永青
- 关键词：非平衡凝固激光重熔
- 激光熔覆Ni-Sn共晶合金的组织演变被引量：4
- 2012年
- 采用激光熔覆方法制备了Ni-Sn共晶合金熔覆层,通过对不同扫描速度下熔覆层的组织特征进行分析,发现熔覆层组织主要由α-Ni+Ni-Sn层片共晶组成,层片间距相比基材明显细化,并且在熔覆层与基材界面处,共晶层片基本沿熔覆层沉积方向外延生长,随着远离基材,层片共晶生长方向逐渐向激光扫描方向偏转,在垂直激光扫描方向的熔覆层横截面呈现出类等轴的共晶团组织。随着扫描速度的增加,熔覆层中的带状组织和顶部的少量非规则共晶团逐渐消失,共晶层片间距减小。用描述快速共晶生长的TMK模型对熔覆层底部的共晶层片间距随激光扫描速度的变化规律进行了分析,实验结果与理论模型基本吻合。
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- 关键词：激光熔覆共晶
- 工艺参数和热处理对纯钛表面激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层中物相组成的影响被引量：6
- 2011年
- 使用CaCO3和CaHPO4混合粉末,在纯钛表面通过激光熔覆原位合成的方法制备羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂层,研究了激光功率,扫描速度和热处理对涂层物相的影响,以期提高涂层中HA的含量。结果表明,低功率下,涂层的主要组成物相为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O,TTCP),同时有少量的HA,α-磷酸钙(α-Ca3(PO4)2,α-TCP),CaO和CaTiO3;随功率的增加,涂层中的TTCP,HA和CaO逐渐减少,只剩下α-TCP和CaTiO3。与功率相比,扫描速度对涂层物相的影响较小。当激光功率为400W时,不同扫描速度下涂层的物相没有发生明显的变化,主要物相均为TTCP。将涂层在800℃下保温5h,然后随炉冷却,可以使涂层中的TTCP和α-TCP全部转变为HA,进而得到含HA较多的涂层。
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- 关键词：激光熔覆羟基磷灰石
- 纳米压痕方法在材料研究中的应用被引量：18
- 2011年
- 纳米压痕方法具有高的载荷-位移分辨率,不仅能测量出薄膜材料的各种力学性能,还能在实验中反映出块状材料内部晶体学缺陷的变化规律、相变特征,已经成为从原子量级到微米级研究材料各种性能的重要表征手段。介绍了纳米压痕方法在材料研究中的应用,在此基础上提出了纳米压痕方法研究中存在的问题,并展望了其前景。
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- 关键词：纳米压痕晶体缺陷相变
- 深过冷Ni-30%Sn合金凝固组织演化及反常共晶的形成机制被引量：3
- 2013年
- 采用熔融玻璃净化法+循环过热法,考察了Ni -30%Sn(质量分数)亚共晶合金在深过冷快速凝固条件下的再辉行为和组织演化规律.结果表明,当过冷度较小时,合金熔体无明显再辉过程,随着过冷度增大,合金熔体凝固逐渐呈现由α-Ni枝晶和(α-Ni+Ni_3Sn)层片状共晶或羽毛状共晶向完全(α-Ni+Ni_3Sn)反常共晶转变,在再辉曲线上呈现出由两次再辉向单次再辉的转变.通过分析Ni-30%Sn亚共晶合金中两相的形核行为、生长速度随过冷度的变化规律以及再辉过程中两相的结晶分数变化.解释了反常共晶的形成机制.Ni-30%Sn亚共晶合金深过冷凝固反常共晶的形成主要体现在两个方面:较大过冷度下,率先形成的细化的α-Ni枝晶骨架在再辉过程中充分熟化、熔断,被依附析出的Ni_3Sn相包围,形成反常共晶;随着过冷度的增大,单相枝晶生长向双相枝晶生长转变,细化的双相枝晶组织在大的再辉度下充分熟化、熔断,也会形成反常共晶.
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- 关键词：深过冷
- 激光快速熔凝Ni-Sn共晶合金的组织演变被引量：10
- 2011年
- 采用Ni 28%Sn,Ni 30%Sn,Ni 33%Sn和Ni-35%Sn(质量分数)共4种成分的亚共晶和过共晶合金,考察了Ni Sn共晶合金在激光快速熔凝过程中的组织演化过程.当激光扫描速率较低时,Ni 28%Sn亚共晶合金和Ni-35%Sn过共晶合金的熔凝组织主要由细化的初生枝晶(亚共晶合金为α-Ni相,过共晶合金为Ni3Sn相)和枝晶间共晶(α-Ni+Ni3Sn)组成;近共晶合金Ni-30%Sn和Ni 33%Sn的熔凝组织基本相似,熔池从底部到顶部存在柱状共晶团向等轴状共晶团的转变.Ni-Sn亚共晶和过共晶合金熔池底部皆存在少量粗大的残留初生相.激光快速熔凝后,相比基材中所存在的层片和棒状共晶的混合组织,熔池内的共晶组织皆为层片状共晶,层片间距相比基材明显减小,并呈现垂直于熔池底部外延生长的特征.通过对比4种成分合金在不同激光扫描速率下的熔凝组织,获得了激光快速熔凝条件下Ni-Sn合金共生生长区的成分范围以及临界激光扫描速率.应用描述快速枝晶生长的KGT模型和快速共晶生长的TMK模型对熔凝组织进行了分析,模型计算结果与实验结果符合良好.
- 曹永青林鑫汪志太杨海欧黄卫东
- 关键词：激光快速熔凝共晶
- 非平衡凝固反常共晶研究进展被引量：2
- 2016年
- 对共晶生长的凝固理论及非平衡凝固条件下产生的反常共晶的生长机制进行了评述。通过比较分析发现,现有的共晶生长理论模型不能够很好地解释反常共晶的形成,此外,发现不同的研究者对反常共晶的生长机制还有争议,关于两种反常共晶的划分标准未统一,对同一合金体系在深过冷快速凝固下产生反常共晶的临界过冷度有差异。综合现有研究结果,进一步研究反常共晶的生长机制对共晶凝固理论科学的发展将具有重要意义。
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- 关键词：非平衡凝固
- 外部冷却条件对激光熔凝Ni-Sn合金反常共晶形成的影响被引量：4
- 2014年
- 分别对置于铜、钛及耐火砖导热台上的Ni-33%Sn(质量分数,下同)合金进行激光熔凝实验,以研究不同的导热条件下激光重熔对Ni-33%Sn合金微观组织的影响。结果显示,在Ni-33%Sn合金试样被熔透的条件下,三种不同导热台上试样微观组织比较相似,熔池底部均产生了反常共晶组织,并且铜台上试样反常共晶区域明显大于其他两种导热台。分析认为,试样熔池底部的自由形核及快速生长导致了反常共晶的产生,而熔池两侧的外延生长行为以及熔池底部在经历高速自由形核生长后的外延生长条件的建立,使得只能在熔池底部的小区域内形成反常共晶。铜导热台由于具有更大的导热系数使得铜台上试样在底部有更大的冷却速率,从而获得更大的形核区域,所以该导热台上试样底部反常共晶区域要大于其他两种导热台的共晶区域。
- 汪志太林鑫曹永青黄卫东
- 关键词：激光熔凝
