金属学报

作者：孙昊, 江鸿翔, 赵九洲, 张丽丽, 何杰

单位：1 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016；2 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016

关键词：Gd-Co-Ti合金,微重力,液-液相分离,凝固,建模与模拟,

基金：空间站工程空间应用系统科学实验项目(KJZ-YY-NCL-1-06);国家重点研发计划项目(2021YFA0716303);国家自然科学基金项目(52174380);辽宁省自然科学基金项目(2023-MS-023)

Gd及其合金是良好的磁性材料，向Gd-Ti合金中加入过渡族元素Co可形成热稳定磁性化合物，Gd-Co-Ti合金在磁性原位复合材料研发方面具有较好的前景。但Gd-Co-Ti是偏晶合金，常规凝固条件下易形成偏析组织，其凝固特性研究极为困难。本工作在落管微重力条件下对Gd-Co-Ti合金开展了凝固实验，获得了富TiCo相以近球形颗粒形式均匀分布于Gd基体中的球形合金样品。建立了Gd-Co-Ti合金的凝固理论模型，模拟分析了落管微重力条件下Gd-Co-Ti合金凝固组织演变过程，研究了样品尺寸(冷却速率)对凝固组织的影响。结果表明，富TiCo相液滴仅在液-液相区间内形核，在液-液-固三相区间内未发生富TiCo相液滴的形核现象；除表面区域外，富TiCo相液滴的Ostwald熟化作用较弱；合金样品尺寸越大，冷却速率越小，凝固组织中富TiCo相粒子的数密度越低，平均尺寸越大，富TiCo相液滴的最大形核率(IDMax)和凝固后富TiCo相粒子的数密度(ND)与形核阶段熔体冷却速率(T˙nuc)分别满足指数关系IDMax = 7.202 × 10-5T˙nuc2.2和ND = 3.385 × 10-4T˙nuc1.3。

来源：2025年第12期

《金属学报》期刊编辑部

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