电场调控下金属合金枝晶生长同步辐射原位可视化
摘要
在工程界通过施加电流可以有效细化金属合金晶粒组织从而大幅提高其力学性能,但在学术界对电流细化晶粒的机理却一直存在争论。由于金属合金的不透明性,研究者们无法实时捕捉到金属合金凝固过程中枝晶生长的动态行为,也无法直接观察到电流对枝晶生长行为的动态调控过程,这严重制约了研究电流细化晶粒的动力学机制。利用同步辐射X射线实时成像技术实现电流调控下金属合金晶体生长的原位可视化。原位观察结果表明,直流电流能够显著抑制枝晶分枝,并促使枝晶尖端变平,生长速率变缓,过大电流密度会导致枝晶尖端发生分裂现象,这归因于枝晶尖端的电流拥挤以及溶质富集。脉冲电流能够显著细化枝晶臂间距并影响其凝固进程,主要原因是周期性的脉冲电流对液固界面产生了循环的热冲击和热孕育所致。