铝基复合材料凝固过程的研究进展.pdf

第5 9 卷第4 期 2 007 年11 月 有色金属 N 0 1 “ 1 f e I T O L L sM e t a l s V 0 1 ．5 9 ．N o ．4 N o v e m b e r2007 铝基复合材料凝固过程的研究进展 赵龙志1 ，一，赵明娟2 ，胡宛平1 ，张劲松1 1 ．中国科学院金属研究所，沈阳 1 10 0 16 ； 2 ．华东交通大学机电学院，南昌 3 3 0 0 13 摘 要综述铝基复合材料凝固过程的研究成果和存在的问题。介绍铝基复合材料的凝固时增强体与基体合金之间的相互 作用模型，基体合金的凝固过程以及对流对组织的影响。凝固时，材料的热物理性能、液态合金的粘度与及界面自由能的变化影 响了颗粒增强体的行为。同时。增强体和液态合金对流改变了材料的连续性和微观结构。 关键词金属材料；铝基复合材料；凝固模型；显微组织；对流 中图分类号T G l 4 6 ．2 1 ；T G l l l ．4 ；T B 3 3 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 4 0 0 6 7 0 6 制备铝基复合材料的常用方法为液相压浸法， 液相压浸法是把液态金属浸渗到预制件中的一种成 形方法。由于液相法操作简单，设备要求低，成本低 廉，产品质量稳定，适合规模化生产，因而受到人们 的高度重视。众所周知，单一合金的凝固行为本身 就极为复杂。在铝基复合材料中，由于增强相的加 人，使得复合材料凝固过程中的温度场和浓度场、晶 体生长的热力学和动力学过程以及复合材料基体的 组织形态都发生了改变⋯1 。同时，材料基体与增强 体相互作用，对增强体的分布方式有着重要的影响。 因此，单一合金的直接凝固方式不再适合于复合材 料，传统金属凝固理论很难对材料凝固过程中出现 的现象加以合理地解释。基体合金的微观结构对金 属基复合材料性能有重要的影响，材料的凝固又会 影响着材料的微观结构，因此材料的凝固非常重要。 对铝基复合材料的凝固进行了简要的介绍，说明了 材料的凝固行为对复合材料的重要性。 1颗粒推移理论模型 铸造法制造颗粒增强铝基复合材料的突出的问 题是在凝固过程中存在颗粒与基体合金的相互作 用，由此决定了颗粒在材料中的分布。在铝基复合 材料凝固过程中，颗粒强化相倾向于偏聚在枝晶之 间和金属的最后凝固部位，这就是所谓颗粒推移效 应[ 1 2 l 。 ． 随着颗粒推移理论的发展，一般认为，颗粒在熔 体中的行为与增强颗粒的尺寸、增强颗粒的含量、凝 收稿日期2 0 0 6 0 l 一1 0 作者简介赵龙志 1 9 7 7 ’- 。男．红西都昌县人，副教授，博士，主要 从事金属基复合材料等方面的研究。 固前沿的温度梯度、界面的张力、合金成分、材料的 熔化潜热、导热性和黏度等因素有关。 研究者建立了许多模型用来预测颗粒的俘获行 为，这些模型或通过考虑在液／固界面上力的平衡， 或通过假设界面能驱动扩散和流体流动，或通过分 析扩散障和热区域，或考虑影响凝固界面弯曲的因 素等。现有的理论大致分为动力学、热力学和以颗 粒与熔体热物理性能为基础的三类模型。 1 ．1 动力学模型 动力学模型是以固液界面对颗粒的排斥力和液 体对颗粒的黏度拉力的平衡为基础，预测固液界面 的临界速度。 S t e f a n e s c u 等[ 2 ] 考虑颗粒和凝固相间热传导差 异的作用，通过计算在固／液界面前沿颗粒上力的平 衡。得出颗粒俘获的临界冷却速度为式 1 ，S h a n g ． g u a n 等[ 2 ] 提出的临界冷却速度为式 2 ，式中咒等 于7 ．0 ；K P 和K 【．分别是颗粒和凝固相的热传导系 数；R 指颗粒半径；1 7 为粘度；a o 指液态中的原子空 间；A a o 基体凝固时颗粒和金属界面自由能的变 化[ 3 4 | 。 。 V c A a o 口o 2 一K P ／K L ／[ 6 n 1 袒] 1 ．u A a o 口o K L [ ，l 一1 ／n ] ”／[ 3 , u K 尸 n 一1 ] 2 U h l m a n n 【5 】等考虑到固液界面与颗粒之间的扩 散。随着颗粒和固／液界面间距离的减小比表面能 增加，这将更有效地迫使熔体流进颗粒和液／固界面 间区域，使颗粒的俘获更困难。考虑到间隙间的质 量守恒和化学势平衡条件，提出了式 3 的方程，式 中咒为正值，在4 和5 附近[ 5 1 ；L 为单位体积内的 熔化潜热；口。为液态中原子尺寸；V o 为液态原子体 万方数据 有色金属 第5 9 卷 积；D 为液态扩散系数；R 为颗粒表面半径；k 为玻 尔兹曼常数；T 为温度。 一． U 0 ．5 ／ ／ 1 L 口o V o D ／[ k T R 2 】 3 该模型延伸致流体粘性阻碍，目前，没有人对该 模型开展系统工作，对各参数进行验证。模型是以 颗粒和固态之间液相间隙扩散为基础，但没有考虑 到界面能，这意味着该临界速度与颗粒类型无关。 根据该方程可知，当颗粒为平面时，任何颗粒都可以 被俘获，这种局限性就是由于该方程前提是假设颗 粒为球形。 ．． C h e m o v e L l ] 考虑颗粒．熔体薄膜．结晶相问的交 互作用，基于的判据建立了一个化学势模型式 4 ， 式中B 为常数 1 0 2 1 J ，a 为常数 0 ．1 ，考虑了颗 粒与熔体薄膜之间的分子作用力，颗粒与凝固相之 间的间隙小于1 0 0 ～1 0 n m 。 u 0 ．1 4 B [ 口／ B R ] ∥3 ／冰 4 B o i l i n g 和C i s s E 6 - 8 J 以液体黏度对颗粒的阻力为 基础，提出式 5 的方程，式中T 为熔体黏度；0 “ d 为 固／液界面能；妒 口 为常数，一般取0 ．3 4 ；口。为晶格 常数；K 为热传导系数；T 为熔体温度；R 表示颗粒 半径。 U { [ 4 妒 a K T a ；．1 a o ] ／ 9 z r r ／2 R 3 } 1 应 5 1 ．2 热力学模型 。 该模型和经典的异质形核理论关系密切，N e u m a n n [ 9 ] 等分析在颗粒周围的液相向固相转变时自 由能的变化。通过实验和理论分析，他们提出了颗 粒被推移还是被俘获的标准，如果满足式 6 ，颗粒 被推移，其中d P s 为颗粒／固体界面能，吼为颗粒／ 液体界面能。预测与实验吻合比较好。- - 啉 吼 ，。 6 ‘U h l m a n n 【5 ] 认为如果满足式 7 ，颗粒将被推 移，其中仃S L 固／液界面能。 ‘ a p S 吼 a S L 7 这些模型与实验相吻合得比较好。该判定与 N e u m a n n 的非金属系统相一致。近来的金属基复 合材料系统也与之相吻合。这些热力学模型与经典 的异质形核理论密切联系。研究了颗粒作为固相异 质形核中心的能力，形核理论只是考虑了这些问题 的基础性问题，作为预测手段还受到了一定的限制， 由于大多数材料的界面能还是未知数uJ 。 1 ．3 以颗粒和熔体热物理性能为基础的模型 S u r a p p a 和R o h a t g i [ 5 9 ] 以颗粒与熔体的热扩散 系数为基础，得出颗粒被俘获的条件为式 9 ，式中 下角P 和优表示颗粒与基体；A 是热导率；C 是比 热容；P 是密度。，、该模型是以颗粒的加入改变了凝 固前沿的局部热梯度。 ’ [ K P c P 舶／ K 。C m P 。 ] ∽ 1 8 大多数模型都是和材料的定向凝固为研究对 象，式 6 和式 7 是凝固前沿为研究对象，与熔体中 颗粒的界面能变化有关，而这些数据在复合材料系 统中很少见。 C h e m o v [ 1 】等考虑了颗粒周围的热流，计算了颗 粒周围的温度场和界面形状的变化。为了验证计算 结果，Z u b k o 等人以已知导热系数的材料为基体，进 行了实验研究，结果发现，除了一个系统以外，所有 其余系统中的颗粒都被俘获。条件为式 9 ，式中 K P 为颗粒的导热系数，K I ，为液体的导热系数。 K p K L 9 当K P K L 时，平面凝固前沿开始凹陷，因而 颗粒就容易被俘获。相反，凝固前沿凸起时，颗粒被 推移。O m e n y 发现了这一现象，但没有作出相应的 解释。S u r a p p a [ 1 1 修改了这一判据，颗粒被俘获判据 为式 1 0 ，式中C 和I D 为比热和密度。P 和L 表示颗 粒和液相。 K p c P P P K L C L P L 1 0 1 ．4 模型偏差的影响因素 理论计算与实验还不能精确地匹配，各种模型 均存在一定偏差，主要原因有6 个方面。． 1 颗粒与基体处的界面反应。一旦界面反应 发生，界面处的凝固将会变得异常复杂。 2 大部分模型都假定固液界面为平面，未考虑 固液界面的真实形貌。上述各模型仅考虑凝固界面 是平界面，而S i C ／A 1 A 3 5 6 复合材料的实际凝固界 面是枝晶状。研究定向凝固时，、如果凝固前沿不是 平面，临界速度将会受到影响，界面真正的生长速度 沿着界面变化，尖端最大，凹处最小 枝晶间距最 小 ，因此临界速度的测量就比较困难。- ’ 3 由于密度差，颗粒会产生漂浮现象，颗粒之 间的相互作用使颗粒容易团聚。 4 定向凝固是研究稳态凝固的最好途径，但是 当颗粒积聚在凝固前沿时，会改变该处的瞬态温度 场。 ， 5 大部分模型没有实验证实，而且模型之间各 不相同，在数学处理和解析上也不相同。每个模型对 应不同的假设条件，还有界面能等参数值变化较大。 6 推移到俘获的突变未引起足够的重视。 万方数据 第4 期赵龙志等铝基复合材料凝固过程的研究进展 2显微组织 2 ．1 复合材料中基体的连续性． 复合材料的连续性对材料的性能有重要的影 响，材料的连续性主要包括界面的连续性、增强体的 连续性和基体的连续性。金属基复合材料应用受到 限制，主要是因为材料的连续性很难控制。 影响复合材料连续性主要原因是复合材料内含 有孔洞。复合材料中的孔洞有限，一部分来自于增 强体中的闭孔，一部分来自于基体和增强体不同的 收缩[ 1 0 - 1 引。复合材料基体中的孔洞可以分为微观 孔洞和宏观孔洞。微观孔洞又可以分成两类，一类 是由于复合材料中的S i C 颗粒作为微孔洞的形核核 心而生成的微孔洞，这些孔洞呈歪斜状，与单一合金 中的微孔洞相似，另一类是由于S i C 颗粒的团聚阻 碍了液态合金的流动而形成的微孔洞。进一步研究 表明，S i C 颗粒虽然可以促进微孔洞形核，但是却限 制了微孔洞的进一步长大。另外，由于枝晶收缩和 气体的裹入，复合材料中也存在一些宏观孔洞[ ”】。 当材料气孔尺寸较大时，气孔尺寸的影响比气孔率 的影响大L 1 4 J ，因此碳化硅颗粒削弱了孔洞对材料性 能的影响。 复合材料基体中孔洞的形成的根本原因是由于 材料中含有大量的氢以及氧化皮杂质，阻碍了金属 补缩【1 5 】。在金属基复合材料浸渗过程中，由于预制 体扰乱了液态金属的流动，微观孔洞的形貌很难控 制。在金属基复合材料凝固时，除了普通铸造的现 象外，预制体也会影响铸造缺陷的形成过程，促进疏 松的出现。增强体网络骨架作为形核核心阻碍了金 属液体的流动，从而促进了孔洞的形成。效果就像 枝晶间的半固态区域不能被金属液体有效地补充。 出现固一液界面缺陷[ 1 6 _ 17 I 。因此，如果压力太低， 就会在凝固前沿附近形成疏松缩孔。如果纤维周围 的基体在熔点以下先凝固，骨架的可渗性就会下降。 金属的浸渗通常伴有裹气现象，裹气的金属很容易 成为可压缩的介质。只要承受的压力下降，金属就 会马上膨胀。压力的不均匀分布，使得熔体金属向 压力较低的凝固前沿流动，金属的流动性减少了气 孔形成的概率。金属基复合材料浸渗时形成孔洞的 主要原因为熔体的凝固收缩和金属熔体在预制体中 流动困难。凝固条件是影响疏松分布的主要因素， 预制体增加了压力损耗，阻碍了凝固补缩。 ， 虽然复合压力可以降低材料的气孔率，提高材 料的性能。但复合压力应根据具体情况而定，有时压 6 9 力过大对材料反而有害。在础一2 0 ％S i 为基体的 复合材料中，复合压力为1 5 0 M P a 时，气孔率降到 1 ％以下，但力学性能却提高不显著，这是由于当压 力在1 0 0 M P a 以上时，初晶硅破裂，诱发了材料的失 效[ 1 4 | 。 2 ．2 液相对流对显微组织的影响 在许多相变过程中，自然对流控制了材料的凝 固或熔化速度。熔体对流对材料凝固时的微观结构 起着重要的作用。界面附近流体的流动影响着界面 附近的局部温度场和溶解场，这些场控制着界面的 几何形状、动力学和热力学性能。凝固系统中颗粒 的加入不同程度地改变了系统的稳定性。当颗粒与 凝固一起考虑时，潜在对流就会大大增加。熔体的 对流行为不但使颗粒重新分布，而且促进了胞晶界 面的形成【18 | 。 R o h a t g i [ 1 9 ] 认为颗粒作为熔体扩散和热流扩散 的障碍，影响了凝固界面处的温度场和溶解场，从而 使枝晶紊乱。首先，合金晶体生长主要受熔体扩散 影响，颗粒与铝之间的热平衡也十分重要。另外，颗 粒体积分数对晶体生长也有重要作用。体积分数越 大，颗粒限制作用越明显。 H a d j i [ 2 0 J 发现减小对流有利于柱状晶的生成。 高对流使枝晶不能在低温区域附近生成，并且打碎 了枝晶，这些碎晶被带到高温液态区。高温液态区 的碎晶作为形核中心进一步长大，生成等轴晶。因 此，对流很低时。形成的等轴晶的枝晶核大幅度降 低，枝晶明显增多。各种研究表明，不可溶的固相降 低了半固态的对流，促进了枝晶生长。B ．D u t t a [ 2 i 1 等研究发现在复合材料中由于冷却速度的差异，使 材料包含颗粒空缺区和颗粒分布区。颗粒空缺区的 基体合金为柱状晶，而颗粒分布区为等轴晶。复合 材料凝固时，液态中的对流对组织有重要的影响。 颗粒含量增加，提高了液态的粘度，减小了液态的对 流，使合金倾向于柱状晶【1 9 | 。所以颗粒空缺区的合 金为柱状晶。而在颗粒分布区，基体合金等轴晶，这 是因为颗粒限制了枝晶的生长，陶瓷颗粒的热导小， 金属的热导大，这样在颗粒周围就会形成局部高温 区域。另外，由于颗粒大量集中，固液界面的推移在 颗粒处受阻，限制了界面的移动，从而限制了晶粒的 生长，有利于形成等轴晶区域。‘， 材料中的对流和增强体同时影响着基体合金晶 体尺寸，对流减小，合金晶体长大，晶粒粗化。同时， 增强体会对合金进行变质处理，细化合金晶粒，因此 复合材料中合金晶粒尺寸的变化取决于对流和增强 万方数据 7 0有色金属第5 9 卷 体的综合作用。当对流占主导地位时，碳化硅颗粒 的加入改变了材料的粘度，如式 1 1 所示0 其中椰 为合金粘度，颗粒含量的增加，材料的粘度增加，对 流下降，晶粒尺寸就会增大。对流可以忽略时，对流 的影响可以不用考虑，颗粒的存在限制晶粒的生长。 颗粒限制了凝固前沿的速度，局部凝固的时间就会 增加，大量的凝固核心就会形成，晶粒就会细化。 吼 珈 1 2 ．5V r 1 0 ．5 2V 亭 1 1 复合材料晶体尺寸可能比相同条件下单一基体 的晶体尺寸大。这是因为增强体阻碍了液态金属的 对流。如果基体合金中有明显的对流，且形核缓慢， 那么复合材料形成柱状枝晶的倾向就变大【l J 。 材料中的对流对凝固组织有重要的影响，对流 可以通过工艺设计进行合理地控制，因此它是控制 材料组织的有效方法。 2 ．3 复合材料的凝固过程 增强体不能改变基体合金的过冷，因此a 一舢初 晶不会在增强体表面首先形核。但共晶反应可以发 生。d ．础首先在颗粒周围凝固，然后向颗粒表面长 大。在非平衡凝固过程中，a 一灿的析出，伴随着S i 相朝液相的移动，富S i 相朝颗粒表面移动，并在颗 粒周围发生共晶反应。在固相长大过程中，晶体结 晶释放出的潜热存在于颗粒表面。由于它们热物性 的差异，氧化铝颗粒比基体冷却慢，结果造成颗粒的 温度比基体的温度稍高，颗粒周围的区域最后凝 固[ 1 4 , 2 2 - 2 3 , 】。在过共晶m s i 合金中，初晶硅从纤 维表面开始生长，一直生长到纤维中间，这可能与初 晶硅和增强体的润湿性有关[ 2 4 - 2 7 ] 。 参考文献 增强体的加入影响了复合材料的凝固进程，同 时也改变了复合材料的凝固速度。复合材料在固相 转变完成以前，冷却速度比单一基体合金的冷却速 度大。固相转变完成后，复合材料的冷却速度比基 体合金小。由于基体合金含有一定的结晶潜热，在 单位体积的材料中，复合材料含有的基体合金比单 一合金少，复合材料放出的结晶潜热少，即复合材料 的冷却速度比单一合金的冷却速度大。凝固完成 后，基体合金的热传导系数比S i C 增强体大，单位体 积的复合材料的热传导系数比单一合金小，即复合 材料的冷却速度比单一合金的冷却速度小。在整个 凝固过程中，复合材料具有比单一合金小的平均凝 固速度，即复合材料的凝固时间比单一合金长，而且 凝固时间随S i C 增强相体积分数的增大而延 长[ 2 8 2 9 1 。 3结语 尽管对复合材料的凝固研究得比较多，但还没 有找到一种切实可行的办法来实时监控复合材料的 凝固行为。因此动态观察复合材料的凝固将会有助 于对材料微观结构进行深刻的认识，有助于通过改 善制备工艺和处理方法来提高材料的性能。另外， 由于对铝基复合材料凝固的理论研究还有待于深 入，大多数研究还停留在定性的研究，很少定量地去 研究复合材料的凝固，如增强体由被俘获到被推移 的突变。目前，还没有一种合适的理论能够合理地 解释复合材料凝固时出现的各种现象，这和现有材 料研究数据库比较贫乏也有关。因此，对复合材料 进行基础研究将会有重大的意义。 [ 1 ] M o r t e n s e nA ，J mI ．S o l i d i f i c a t i o np r o c e s s i n go fm e t a lm a t r i xc o m p o s i t e s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lM a t e r i a l sR e v i e w s ，1 9 9 2 ，3 7 3 1 0 1 1 2 8 ． [ 2 ] S t d a a e s c uDM ，D h i n d a wBK ，K a c a rSA ，e ta 1 ．B e h a v i o ro fc e r a m i cp a r t i c l e sa tt h es o l i d - l i q u i dm e t a li n t e r f a c ei nm e t a lm a t r i x c o m p o s i t e s [ J ] ．M e t a l l u r g i c a lT r a n s a c t i o n s ，1 9 8 8 ，1 9 A 11 2 8 4 7 2 8 5 5 ． [ 3 ] W i l d eG ，B y m e sM ，P e r e p e z k oJH ．P a r t i c l e - d e n d r i t ei n t e r a c t i o nd u r i n gu n d e r c o o t e d №u i ds o l i d i f i c a t i o no fm e t a l - m a t r i xc o m p o s i r e s [ J ] ．J o u r n a lo f N o n - C r y s t a U i n e S o I i d s ，1 9 9 9 ，2 5 1 2 5 0 ／2 5 2 6 2 6 6 3 1 ． [ 4 ] W i l d eG ，P e r e p e z k oJH ．E x p e r i m e n t a ls t u d yo fp a r t i c l ei n c o r p o r a t i o nd u r i n gd e n d r i t es o l i d i f i c a t i o n [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n d E n g i n e e r i n g2 0 0 0 ，A 2 8 3 1 2 5 3 7 ． [ 5 ] U h l m a n nDR ，C h a l m e mB ，J a c k s o nKA ．I n t e r a c t i o nb e t w e e np a r t i c l e sa n das o l i d - l i q u i di n t e r f a c e [ J ] ．J o u r n a lo fA p p l i e d P h y s i c s ，1 9 6 4 ，3 5 1 0 2 9 8 6 2 9 9 3 ． [ 6 ] D a sS ，P r a s a dSV ，R o h a t g iPK ，e ta 1 ．S o m eo b s e r v a t i o n so nt h em a t r i xm i c r o s t r u c t u r eo fa l u m i n u m - s i l i c o na U o y - g r a p h i t ep a r t i d ec o m p o s i t e s [ J ] ．M e t a l l u r g i c a lT r a n s a c t i o n s ，1 9 8 8 ，1 9 A 5 1 3 6 5 1 3 6 7 ． [ 7 ] N a k a eH ，W uSS ．E n g u l f m e n to fA 1 2 0 3p a r t i c l e sd u r i n gs o l i d i f i c a t i o no fa l u m i n u mm a t r i xc o m p o s i t e s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n d E n g i n e e r i n g ，1 9 9 8 ，A 2 5 2 2 2 3 2 2 3 8 ． [ 8 ] R o h a t g iPK ，P a s c i a kK ，N a r e n d r a n a t hCS ．E v o l u t i o no fm i c r o s t r I l c t u r ea n dl o c a lt h e r m a lc o n d i t i o n sd u r i n gd i r e c t i o n a ls o l i d i f i ． 万方数据 第4 期赵龙志等铝基复合材料凝固过程的研究进展 c a t i o no fA 3 5 6 一S i Cp a r t i c l ec o m p o s i t e s [ J ] ．J o u r n a lo fM a t e r i a l s ’S c i e n c e s ，1 9 9 4 ，2 9 2 0 5 3 5 7 5 3 6 6 ． [ 9 ] O m e n y iSN ，N e u m a n nAW ．T h e r m a o d y n a m i ea s p e c t so fp a r t i c l ee n g u l f m e n tb ys o l i d i f y i n gm e l t s [ J ] ．J o u r n a lo fA p p l i e d P h y s i c s ，1 9 7 6 ，4 7 9 3 9 5 6 3 9 6 2 ．。’ 。 [ 1 0 ] L a b i bA ，L i uH ，S a m u e lFH ．E f f e c to fs o l i d i f i c a t i o nr a t eo nt h em i c r c a t r u c t u r e ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n df r a e t o g r a p h yo ft w o 从s i 一1 0 v 0 1 ．％S i Cp a r t i c l ec o m p o s i t ec a s t i n g s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，1 9 9 3 ，A 1 6 0 1 8 1 9 0 ． [ 1 1 ] J e n gSC ，C h e nSW ．T h es o l i d i f i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f6 0 6 1a n dA 3 5 6a l u m i n u ma l l o y sa n dt h e i rc e r a m i cp a r t i c l e - r e i n f o r c e d c o m p o s i t e s [ J ] ．A e t aM e t a l l u r g i c a ，1 9 9 7 ，4 5 1 2 4 8 8 7 4 8 9 9 ． [ 1 2 ] Y a n gM ，S C O T TVD ．M i c r c 晤t r u c t u r a ls t u d i e so fa l u m i n u m s i l i c o na l l o yr e i n f o r c ew i t ha l u m i n af i b r e s [ J ] ．J o u r n a lo fM a t e r i a l s S c i e n c e s ，1 9 9 1 ，2 6 2 5 2 2 4 5 2 2 5 4 ． 。 [ 1 3 ] S a m u e lAM ，G o t m a r eA ，S a m u e lFH ．E f f e c to fs o l i d i f i c a t i o nr a t ea n dm e t a lf e e d a b i l i t yo np o r o s i t ya n dS i C ／A 1 2 0 3p a r t i c l ed i s - t r i b u t i o ni na nA I ，S i M g 3 5 9 a l l o y [ J ] ．C o m p o s i t e sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，1 9 9 5 ，5 3 3 3 0 1 3 1 5 ． [ 1 4 ] S a v e sMA ，A l i n t a sS ．E f f e c t so fs q u e e z ec a s t i n go nt h ew i d ef r e e z i n gr a n g eb i n a r ya l l o y s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r ． i n g ，1 9 9 3 ，A 1 7 3 1 2 2 7 2 3 1 ． 【1 5 ] S a m u e lAM ，“uH ，S a m u e lFH ．E f f e c to fm e l t ，s o l i d i f i c a t i o na n dh e a tt r e a t m e n tp r o c e s s i n gp a r a m e t e r so nt h ep r o p e r t i e so f A I - S i ．M g ／S i C pc o m p o ．s , i t e s [ J ] ．J o u r n a lo fM a t e r i a l sS c i e n c e s ，1 9 9 3 ，2 8 2 4 6 7 8 5 6 7 9 8 ． [ 1 6 】E a r d l e yES ，F l o w e rHM ．I n f i l t r a t i o na n ds o l i d i f i c a t i o no fc o m m e r c i a lp u r i t ya l u m i n u mm a t r i xc o m p o s i t e s [ J 】．M a t e r i a l sa n d E n g i n e e r i n g ，2 0 0 3 ，A 3 5 9 2 3 0 3 3 1 2 ． [ 1 7 ] M a n t a u xO ，L a c e s t eE ，D a n i sM ．N u m e r i c a lp r e d i c t i o no fm i e r o p o r o s i t yf o r m a t i o nd u r i n gt h es o l i d i f i c a t i o no fap u r em e t a l w i t h i nap o r o u sp e r f o r m 【J ] ．C o m p o s i t e sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 2 ，6 2 1 4 1 8 0 1 1 8 0 9 ． [ 1 8 ] M a c k i eC ．C o n v e c t i v es t a b i l i t y7 0 fap a r t i c l e - l a d e nf l u i ds y s t e mi nt h ep r e s e n e eo fs o l i d i f i c a t i o n [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lo fJ o u r n a lo f H e a ta n dM a s sT r a n s f e r ，2 0 0 0 ，4 3 9 1 6 1 7 1 6 2 7 ． [ 1 9 ] Z h a n gK ，C h e nGN ．E f f e c to fS i Cp a r t i c l e so nc r y s t a lg r o w t ho f A I S ia U o yd u r i n gl a s e rr a p i ds o l i d i f i c a t i o n [ J ] ．M a t e r i a l sS d ． e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，2 0 0 0 ，A 2 9 2 2 2 2 9 2 3 1 ． [ 2 0 ] H a 由iL ，D a v i sAMJ ．T h ei n f l u e n c eo fi n s o l u b l es p h e r i c a lp a r t i c l e so nt h es t a b i l i t yo fap l a n a rs o l i d i f y i n gi n t e r f a c e [ J ] ．J o u r n a l ’o fC r y s t a lG r o w t h ，1 9 9 8 ，1 9 1 4 8 8 9 8 9 6 ． [ 2 1 ] M e c a r m e yDG ，H u n tJD ．An u m e r i c a lf i n i t ed i f f e r e n c em o d e lo fs t e a d ys t a t ee d l u l a ra n dd e n d r i t i cg r o w t h [ J ] ．M e t a l L u r g i c a l T r a n s a c t i o n s ，1 9 8 4 ，1 5 A 6 9 8 3 9 9 4 ． ， [ 2 2 ] B r a s z c z y n s k iJ ，Z y s k aA ．A n a l y s i so ft h e ．i n f l u e n c eo fc e r a m i cp a r t i c l e so nt h es o l i d i f i c a t i o np r o c e s so fm e t a lm a t r i xc o m p o s i t e s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，2 0 0 0 ，A 2 7 8 1 1 9 5 2 0 3 ．， [ 2 3 ] C h uSJ ，w uRJ ．T h es t r u c t u r ea n db e n d i n gp r o p e r t i e so fs q u e e z e c a s tc o m p o s i t e so fA 3 5 6a l u m i n u ma l l o yr e i n f o r c e dw i t ha h m i n ap a r t i c l e s [ J ] ．C o m p o s i t e sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，1 9 9 9 ，5 9 1 1 5 7 1 6 2 ． [ 2 4 ] D u r r aB ，S u r a p p aMK ．M i c r o s t r u e t u r ee v o l u t i o nd u r i n gm u l t i d i r e c t i o n a ls o l i d i f i c a t i o no fA I - C u - S i Cc o m p o s i t e s [ J ] ．C O m p o s ． i t e s ，1 9 9 8 ，2 9 A 5 5 6 5 5 7 3 ． [ 2 5 ] Z h a n gXX ，W a n gDZ ，G e n gL ．C o a r s e i n go fe u t e c t i es i l i c o ni ns q u e e z e - c a s ta l u m i n af i b e rr e i n f o r c e de u t e c t i cA I - S ia l u m i n u m c o m p o s i t e s 【J ] ．J o u r n a lo fM a t e r i a l sS c i e n c eL e t t e r s ，2 0 0 3 ，2 2 1 2 8 6 1 8 6 3 ．