磁悬浮法制备Ti-Ni-Fe相及其结构表征

随着科学技术对具有机械性能、半导体性能、光学性能良好的新材料需求不断增长，铸造材料结晶过程也成了人们研究关注的热点。结晶过程是影响铸造材料使用性能的最重要的因素，因为结晶过程决定了生成相的类型、数量和分布，以及它们几何形状的特点。这就是为什么研究磁悬浮熔炼方法的原因。波兰科学院冶金和材料科学研究所为了获得单相合金并评估偏析的影响，用磁悬浮方法研究了Ti-Ni-Fe合金的熔炼过程。实验拟熔炼得到的材料为Ti50Fe15Ni35(合金1)、Ti50Fe25Ni25(合金2)和Ti50Fe35Ni15(合金3)。这些合金均采用磁悬浮熔化方法熔炼。使用的磁悬浮炉炉室内部放置一个感应加热器，炉子外壳有两个观察窗口和一个测量炉内气体压力的真空压力表。感应加热器包括铜管制作的水平放置在下部的圆锥形线圈和放置在上部的圆柱形线圈，感应加热器的这两部分线圈按相反方向盘绕。不同合金使用不同的线圈。磁悬浮熔炼时，将金属加热到熔化所需要的时间只有几秒钟。得到的样品质量大约10 g，高13 mm。用 Philips XL30扫描电子显微镜和LINK ISIS X射线能量色散谱仪分析了铸造合金的微观结构和化学成分。化学成分分析结果表明，在整个铸锭体积内成分是均匀的。这是快速凝固的结果。局部EDS结果表明化学成分和预期结果一致。X射线衍射相分析结果表明，所得到的合金仅存在单一相β(Fe，Ni)Ti(B2)。铸锭化学成分偏析不大，树枝状结构精细，与通常的铸锭微观结构相比在相的形貌方面明显不同。在铸锭中心部位，观察到球状晶，在铸锭外部呈典型的树枝状微观结构的部分是柱状晶。所以称他们柱状晶是因为它们的尺寸已经接近并不存在的次级分支之间的距离，这是高度过冷度造成的。