非平衡凝固研究取得进展

非平衡凝固研究取得进展非平衡凝固研究取得进展 Progress in the Study of Nonequilibrium Solidification 随着材料科学和工程技术的发展，利用控制材料的凝固过程来发展一系列各具特色的新型材料，是目前材料科学研究的重要课题。在冶金材料界及固体物理领域，目前广为接受的凝固与晶体生长理论，无一不是建立在界面局域平衡假设的基础上，这不仅不能真实地描绘实际凝固过程，而且在定量上造成理论与实验的偏离。在研究实际材料凝固与晶体生长时，仅限于不同侧面的实验数据的积累，缺乏物理认识，从而在开发新材料...

非平衡凝固研究取得进展 Progress in the Study of Nonequilibrium Solidification 随着材料科学和工程技术的发展，利用控制材料的凝固过程来发展一系列各具特色的新型材料，是目前材料科学研究的重要课题。在冶金材料界及固体物理领域，目前广为接受的凝固与晶体生长理论，无一不是建立在界面局域平衡假设的基础上，这不仅不能真实地描绘实际凝固过程，而且在定量上造成理论与实验的偏离。在研究实际材料凝固与晶体生长时，仅限于不同侧面的实验数据的积累，缺乏物理认识，从而在开发新材料中没有起到应有的作用。在ZMLMC高真空、高梯度定向凝固装置上制备的钴基高温合金K10定向棒(Х8毫米)的微观超细柱晶组织。GL=1300K/厘米，V=1087微米/ 秒在国家自然科学基金(批准号:58991400) 的资助下，中国科学院金属研究所胡壮麒院士等领导的课题组与西北工业大学合作，从更符合材料凝固过程实际的非平衡凝固理论出发，并考虑到实际材料的特殊性和复杂性，研究非平衡凝固过程凝固前沿的热量、质量、动量传输，界面行为和相形成规律。关于凝固过程中的平界面失稳对胞枝转变、扰动和对流的影响;磷、锆、硼、硅等微量元素对定向结晶材料溶质的再分配和相析出规律的影响;超高温度梯度对材料凝固过程的影响;定向凝固的计算机模拟;快冷时的凝固形态选择;亚稳的具有分形结构的自组织的发现;无共晶区、无位错和胞晶顶端分裂的存在和高T超c导氧化物的定向凝固和晶须生长机理等方面的研究都取得有意义的成果。用上述成果指导发展出的定向凝固超细柱晶材料，均质定向结晶高温合金，抗热腐蚀单晶高温合金，定向凝固稀土钴永磁合金都具有优越的综合性能。用控制微量元素来调节溶质的再分配，减少偏析，提高溶质元素在合金中的均衡分布的新技术，已在国家重点工程试制定向结晶新材料中获得应用，以廉价的国产材料替代了昂贵的进口材料，满足了高性能工程设计的要求，从而取得明显的经济效益和社会效益。与此同时，建立了一些重要的具有特色的实验装置，保证了研究工作的开展，如透明模型合金的提纯及凝固装置，超高温度梯度区域熔化液态金属冷却定向凝固设备，激光浮区熔化生长高T超导氧化物装置。 c 该研究成果获国家科学技术进步奖二等奖一项(1993年)、四等奖一项(1992 年)，获航空航天部科学技术进步奖一等奖一项(1992年)、二等奖二项(1990年和1991年各一项)。

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