CN111215635A - 用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流场形态显示的Al‑Ag‑Ge合金，所述合金的化学式为AlxAgyGez，其中：x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100‑x‑y。该合金的熔体在凝固的过程中能够保留熔体内的流动效应，漩涡状凝固组织呈现于Al‑Ag‑Ge球形颗粒的内部与表面，能够全面地显示不同区域的流场形态。该特性为合金熔体内流场的可视化研究提供了全新的研究思路和研究方法，相较于现有的数值模拟及实验模拟的研究方法，解决了现有的以模拟研究方法为主的流场可视化技术难以直接与准确获取合金熔体内流场形态的问题。

Description

用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体为一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金及其制备方法。
背景技术
在合金熔体的凝固过程中，液相及半固态糊状区的流动对于液固界面前沿的温度场与溶质场具有显著影响，从而影响凝固组织的形成。通过流场可视化方法获取合金熔体内的流场形态，并研究熔体流动对凝固组织形成的影响，是凝固科学的一个重要研究课题。
由于合金熔体通常处于高温、不透明状态，难以对熔体流动进行常规的直接观察或测量。目前，合金熔体内流场的可视化方法，以模拟方法为主。主要采用下列几种途径：
(1)数值模拟方法。该类方法通过数值仿真的方法对合金凝固过程进行建模，用于模拟合金熔体的流动过程。例如，专利CN103279630A提供了一种激光深熔点焊匙孔动态成形数值模拟方法，该发明利用FLUENT平台对激光焊接过程进行建模，并在模型中考虑熔体流动，通过计算获取激光焊接过程中熔体内的速度场。该类方法通过计算机建模，相比于实验方法更为简便。但在建模过程中往往需要进行大量的假设，以简化模型，而计算的准确度与模型假设、边界条件等相关，因此导致计算结果与实际熔体流场之间存在误差。因此，采用数值模拟方法尚不足以准确获取熔体内的流场形态。
(2)物理模拟方法。该类方法利用透明溶液作为模型合金，结合流场可视化技术对模型合金内的流场进行观测，以作为对实际合金熔体流动的模拟。例如，专利CN104164537A提供了一种炼钢过程中真空精炼物理模拟试验方法及装置，该发明采用粒子图像测速法，在透明液体中加入示踪粒子，通过流场可视化方法获取模拟对象内的流场空间结构以及流动特性，用于模拟实际的炼钢过程。对于此类方法，尽管示踪粒子的直径通常很小，但示踪粒子的引入，必然对溶液的流动状态造成影响。并且由于所选取的透明溶液的性质与实际合金熔体之间存在差异，以及物理模拟时的实验条件与实际凝固条件之间存在的差异，进一步影响了研究的准确性。
由于现有的模拟研究方法存在的局限性，需要对熔体流动及流场形态进行直接观测与研究。由于熔体内流场难以进行直接观测，通过凝固组织研究合金凝固前的熔体流动是一种理想的研究方法。研究者从凝固实验的角度进行分析，通过优化合金成分设计，并结合特殊的凝固技术，使得凝固组织在形成过程中保留熔体流动时的流场特征。该研究流程作为一种直接的流场研究方法，相比于间接的模拟研究方法，其所获取的研究结果更接近真实情况。申请人曾通过落管无容器快速凝固技术，制备了Al57Ag12Ge31合金的球形颗粒(Structural evolution and micromechanical properties of ternary Al-Ag-Gealloy solidified under microgravity condition,Acta Materialia,141(2017)456-465)，该合金的凝固组织在形成过程中，熔体中的富(Ge)相微小液滴在Marangoni效应的作用下向熔体边缘处运动，在合金颗粒边缘的凝固组织中可以观察到特殊的(Ge)圆环。但目前的主要问题在于，目前所已知的合金熔体，其流动状态难以在凝固组织中保留，因此尚不足以通过凝固组织结构获取熔体在凝固前的流动状态与流场形态，需要对合金成分的设计与凝固方式做进一步的优化。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金及其制备方法，所述Al-Ag-Ge合金的熔体在快速凝固的过程中，能够保留熔体内的流动效应，并形成独特的漩涡状凝固组织，以显示出熔体内的流场形态。
运用所述Al-Ag-Ge合金，解决了现有的模拟研究方法难以直接并准确获取合金熔体流动状态与流场结构的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一方面，本发明提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，所述合金的化学式为AlxAgyGez，其中：x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y。
优选地，x＝70±1,y＝20±1,z＝100-x-y；而进一步优选地，其中x＝70,y＝20,z＝10。
优选地，所述合金的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成。
另一方面，本发明还提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，所述颗粒物的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成，所述颗粒物的组成化学式为AlxAgyGez，其中，x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y；颗粒物的粒径为100-1000μm。
优选地，x＝70±1,y＝20±1,z＝100-x-y；而进一步优选地，其中x＝70,y＝20,z＝10。
优选地，所述颗粒物的粒径为400-1000μm。
优选地，所述颗粒物为球形颗粒。
再一方面，本发明提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照以下原子百分比称量各金属原料：Al为67～72％，Ag为18～23％，余量为Ge；
S2:在惰性气氛保护下，将以上金属原料混合熔炼以获得成分均匀的母合金；
S3:将母合金装入底部中央开有Φ0.3-Φ3mm圆孔的试管中，并将试管安装至落管无容器处理装置的加热装置的中心位置；
S4:对落管无容器处理装置的腔体内部抽真空，并充入惰性气体，使落管无容器处理装置的腔体内部达到标准大气压；
S5:开启落管无容器处理装置的加热装置，以熔化试管内的母合金得到合金熔体，使合金熔体的过热度达到200K以上；
S6:向所述试管上部充入高压惰性气体，在高压惰性气体的作用下，试管内的合金熔体从底部中央的圆孔处喷出并分散为直径不同的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，收集凝固颗粒，制得用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物。
根据本发明较佳实施例，步骤S2、S3、S4、S6中，所述惰性气氛为氩气、氦气或氩气与氦气的混合气。
根据本发明较佳实施例，步骤S2中，所述各金属原料被放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，在惰性气体的保护下进行熔炼，得到成分均匀的母合金。
根据本发明较佳实施例，步骤S3中，所述落管无容器处理装置内部带有高频感应加热线圈，所述试管安装在所述高频感应加热线圈的中心位置，所述高频感应加热线圈为步骤S5所述的加热装置。所述试管为石英试管等耐高温的透明试管。
根据本发明较佳实施例，步骤S4中，采用机械泵和分子泵将所述落管无容器处理装置的内部抽真空至1.0×10-4Pa以下。
本发明还请求保护Al-Ag-Ge合金在用于流场形态显示中的应用，其中Al-Ag-Ge合金的化学式为AlxAgyGez，其中x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
(1)本发明结合特殊的合金成分设计与落管无容器快速凝固技术，合金熔体在凝固时能够保留熔体内的流动效应，并形成漩涡状的凝固组织，显示熔体内的流场形态，解决了现有的以模拟研究方法为主的流场可视化技术难以直接与准确获取合金熔体内流场形态的问题。
(2)对于本发明制备的Al-Ag-Ge合金，漩涡状的凝固组织是在凝固过程中形成的，这一特殊的凝固组织形态反映了剩余液相与半固态糊状区的流动状态。目前，现有的数值模拟及实验模拟的研究方法主要以纯液态的物质作为研究对象，对于包含凝固过程的复杂情形，难以通过现有技术实现。因此，对于研究合金熔体在相变阶段时液相流动的复杂情形，本发明具有明显优势。
(3)对于本发明制备的Al-Ag-Ge合金，可通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等进行凝固组织的表征与分析，不同相之间的对比度较高，能够清晰地观察到具有漩涡状结构的凝固组织，直观地显示了流场形态，便于凝固组织表征与后续分析。
(4)漩涡状凝固组织呈现于Al-Ag-Ge球形颗粒的内部与表面，能够全面地显示不同区域的流场结构。
(5)本发明制备的Al-Ag-Ge合金仅由三种纯金属制备而成，组成简单，避免了复杂的合金成分设计。
(6)本发明所提供的制备方法，采用落管无容器处理技术进行Al-Ag-Ge合金颗粒物的制备，合金圆球组织均匀、形状接近规则，且合金熔体在凝固过程中不与容器壁有任何接触，有效避免了因合金熔体与容器壁接触对熔体流动的影响；合金熔体的液滴下落并凝固时所处的凝固环境为微重力环境，可明显减弱因重力导致的宏观偏析及其对于熔体内流动状态以及流场形态显示造成的影响。
(7)在本发明的制备方法中，由于合金液滴在下落过程中处于管体中心，液滴处于对称的凝固环境中，液滴内的温度场与溶质场对称分布，形成的漩涡状结构也较为对称，便于分析熔体的流动状态以及熔体流动对凝固组织形成的影响。此外，通过改变石英试管底部开口孔径调控球形颗粒尺寸，可以研究不同尺寸合金熔体内的流动行为。
综上所述，本发明提供的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，其组成简单，结合落管无容器快速凝固技术，制得用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，其制备工艺流程简单，是一种新颖的通过凝固组织显示合金熔体内流场形态的实验方法。相比于现有的通过模拟实验与计算等间接方式研究合金熔体内流动问题的方法，通过本发明提供的研究方法，可用于更加真实并准确地获取合金熔体的流动状态与流场形态。
附图说明
图1为本发明中用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物的制备方法的示意图。
图2为本发明实施例1中直径为517μm的Al-Ag-Ge合金液滴内部凝固组织的SEM图像；
图3为图1的凝固组织放大图；
图4为本发明实施例2中直径为660μm的Al-Ag-Ge合金液滴表面凝固组织的SEM图像；
图5为本发明实施例3中直径为814μm的Al-Ag-Ge合金液滴内部凝固组织的SEM图像；
图6为本发明对比例1中通过差示扫描量热仪(DSC)制备的Al-Ag-Ge合金凝固组织的SEM图像。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明首次发现Al-Ag-Ge合金(合金的化学式为AlxAgyGez，其中x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y)，其熔体在凝固的过程中能够保留熔体内的流动效应，漩涡状凝固组织呈现于Al-Ag-Ge球形颗粒的内部与表面，能够全面地显示不同区域的流场形态，这一特殊的凝固组织形态反映了剩余液相与半固态糊状区的流动状态，为合金熔体内流场的可视化研究，提供了全新的研究思路和研究方法，相较于现有的数值模拟及实验模拟的研究方法，具有显著优势，解决了现有的以模拟研究方法为主的流场可视化技术难以直接与准确获取合金熔体内流场形态的问题。
一方面，本发明提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，由Al、Ag和Ge三种金属元素组成。
优选地，所述合金的化学式为AlxAgyGez，其中：x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y。进一步优选地，其中x＝70,y＝20,z＝10。
优选地，所述合金的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成。
另一方面，本发明还提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，所述颗粒物的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成，所述颗粒物的组成化学式为AlxAgyGez，其中，x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y；颗粒物的粒径为100-1000μm。
进一步优选，x＝70,y＝20,z＝10。
优选地，所述颗粒物的粒径为400-1000μm。
优选地，所述颗粒物为球形颗粒。
本发明还提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物的制备方法，结合图1所示的落管无容器处理装置10，其包括腔体11、高频感应加热线圈12、管体13、收集器14、观察窗15，其中试管16中盛装合金熔体，并安装在腔体11及高频感应加热线圈12中心位置，管体13与感应加热线圈同轴。
所述制备方法，包括如下步骤：
S1、按照以下原子百分比称量各金属原料：Al为67～72％，Ag为18～23％，余量为Ge。
S2、将称量好的各原料放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，在惰性气体的保护下进行熔炼，并获取成分均匀的母合金。
S3、将S2中得到的母合金样品装入底部中央开有Φ0.3～Φ3mm圆孔的石英管中，并将石英试管安装至落管无容器处理装置内高频感应加热线圈的中心位置。
S4、使用机械泵与分子泵，对落管无容器处理装置的腔体内抽真空至1.0×10-4Pa以下，然后向腔体中充入高纯氩气和/或高纯氦气的混合气体至标准大气压；通常情况下，高纯氩气或高纯氦气是指纯度达到99.99％。
S5、开启高频感应加热线圈进行加热，熔化试管内的母合金样品，并使合金熔体的过热度达到200K。
S6、向试管内充入高压氦气或氩气，在高压气体的作用下，合金熔体从试管底部的圆孔中喷出并分散为直径不同的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，最后管体13的底部收集，获得用于流场形态显示的Al-Ag-Ge球形颗粒。
以下为使用图1所示的设备和上述制备方法制备用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物的具体实施例，请参见实施例1-3。
实施例1
本实施例提供一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，该合金由下列原子百分含量的元素组成：Al为70％，Ag为20％，Ge为10％。合金凝固组织由(Al)初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成，所述合金是直径为400～600μm的接近规则的球形颗粒。
本实施例还提供上述Al-Ag-Ge合金的制备方法，采用落管无容器快速凝固技术，包括以下步骤：
步骤1、按照以下原子百分比进行原材料的称量：Al为70％，Ag为20％，Ge为10％，所用原料的纯度为99.999％。
步骤2、将称量好的原料放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，对样品室抽真空至1.0×10-4Pa，然后向样品室中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，之后打开电源，利用电弧枪与原料起弧，增加电流，将原料熔化，反复翻转熔化多次并获取成分均匀的母合金。熔炼所使用的电流为100A，熔炼时间为5分钟。
步骤3、将步骤2中熔炼的母合金样品装入底部开有圆孔的石英试管中，圆孔直径为0.3mm，然后将装有母合金样品的试管安装至落管装置内高频感应加热线圈的中心位置。
步骤4、使用机械泵与分子泵，对落管装置腔体抽真空至1.0×10-4Pa，然后向腔体中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，充入腔体的氦气与氩气的体积比例为1:1。重复该抽气—充气操作3次。
步骤5、开启高频感应加热装置并熔化试管内的母合金样品，高频感应加热功率为6kW，最大加热电流为5A，熔融态保温时间为2分钟。
步骤6、向试管内充入高压氦气，在高压气体的作用下，合金熔体从试管底部中央的圆孔中喷出并分散为不同直径的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，最后在管体底部收集合金快速凝固样品。
实施例2
与实施例1的材料组成相同，采用落管无容器处理技术制备用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，所述合金是直径为600～800μm的接近规则的球形颗粒。具体制备步骤如下：
步骤1、按照以下原子百分比进行原材料的称量：Al为70％，Ag为20％，Ge为10％，所用原料的纯度为99.999％。
步骤2、将称量好的原料放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，对样品室抽真空至8.0×10-5Pa，然后向样品室中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，之后打开电源，利用电弧枪与原料起弧，增加电流，将原料熔化，反复翻转熔化多次并获取成分均匀的母合金。熔炼所使用的电流为120A，熔炼时间为5分钟。
步骤3、将步骤2中熔炼的母合金样品装入底部开有圆孔的石英试管中，圆孔直径为0.6mm，然后将装有母合金样品的试管安装至落管装置内高频感应加热线圈的中心位置。
步骤4、使用机械泵与分子泵，对落管装置腔体抽真空至8.0×10-5Pa，然后向腔体中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，充入腔体的氦气与氩气的体积比例为2:1。重复该抽气—充气操作4次。
步骤5、开启高频感应加热装置并熔化试管内的母合金样品，高频感应加热功率为8kW，最大加热电流为8A，熔融态保温时间为2分钟。
步骤6、向试管内充入高压氦气，在高压气体的作用下，合金熔体从试管底部中央的圆孔中喷出并分散为不同直径的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，最后在管体底部收集合金快速凝固样品。
实施例3
与实施例1的材料组成相同，采用落管无容器处理技术制备用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，所述合金是直径为800～1000μm的接近规则的球形颗粒。具体制备步骤如下：
步骤1、按照以下原子百分比进行原材料的称量：Al为70％，Ag为20％，Ge为10％，所用原料的纯度为99.999％。
步骤2、将称量好的原料放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，对样品室抽真空至5.0×10-5Pa，然后向样品室中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，之后打开电源，利用电弧枪与原料起弧，增加电流，将原料熔化，反复翻转熔化多次并获取成分均匀的母合金。熔炼所使用的电流为120A，熔炼时间为6分钟。
步骤3、将步骤2中熔炼的母合金样品装入底部开有圆孔的石英试管中，圆孔直径为1mm，然后将装有母合金样品的试管安装至落管装置内高频感应加热线圈的中心位置。
步骤4、使用机械泵与分子泵，对落管装置腔体抽真空至5.0×10-5Pa，然后向腔体中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，充入腔体的氦气与氩气的体积比例为3:1。重复该抽气—充气操作5次。
步骤5、开启高频感应加热装置并熔化试管内的母合金样品，高频感应加热功率为8kW，最大加热电流为8A，熔融态保温时间为1.5分钟。
步骤6、向试管内充入高压氦气，在高压气体的作用下，合金熔体从试管底部中央的圆孔中喷出并分散为不同直径的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，最后在管体底部收集合金快速凝固样品。
对比例1
与实施例1的材料组成相同，不同之处在于，在实施步骤上，通过差示扫描量热仪(DSC)制备Al-Ag-Ge合金，包括以下步骤：
步骤1、按照以下原子百分比进行原材料的称量：Al为70％，Ag为20％，Ge为10％，所用原料的纯度为99.999％。
步骤2、将称量好的原料放入真空电弧炉自带的水冷铜坩埚中，对样品室抽真空至1.0×10-4Pa，然后向样品室中充入高纯氩气与高纯氦气的混合气体至标准大气压，之后打开电源，利用电弧枪与原料起弧，增加电流，将原料熔化，反复翻转熔化多次并获取成分均匀的母合金。熔炼所使用的电流为110A，熔炼时间为5分钟。
步骤3、切取步骤2中熔炼的母合金样品，切取的样品质量为30mg，将切取的样品置入DSC配套的氧化铝坩埚中，并将坩埚置入DSC中。
步骤4、在计算机设定的控温程序下进行样品制备，样品以10Kmin-1的速率由室温加热至900K，此时样品完全熔化，再以10Kmin-1的速率冷却至300K，最后取出样品。整个升温与降温过程在氩气的保护下进行。
下面对实施例1-3和对比例1中制备的Al-Ag-Ge合金颗粒物进行分析与表征。
图2为本发明实施例1中直径为517μm的Al-Ag-Ge合金液滴内部凝固组织的SEM图像。在合金凝固组织中可以观察到独特的漩涡状凝固组织，漩涡状结构体现了合金液滴在快速凝固过程中液滴内的流场形态。
图3为图1中黑框区域的放大图。结合X射线能谱仪(EDS)可以分析漩涡状凝固组织区域的相组成。图中的黑色相为(Al)相，白色相为Ag2Al相，灰色相为(Ge)相，凝固组织由(Al)等轴晶、Ag2Al枝晶与(Al+Ge)两相共晶构成。其中，Ag2Al枝晶以漩涡状形态生长。合金熔体在凝固过程中，在微重力场与流场等物理场的协同作用下，Ag2Al相在长大的过程中，将熔体的流动效应保留下来，并形成独特的漩涡状结构。
图4为本发明实施例2中直径为660μm的Al-Ag-Ge合金液滴表面凝固组织的SEM图像。漩涡状凝固组织不仅形成于液滴内部，在表面同样能够形成，表明上述材料的凝固组织可以全面地显示液滴不同区域的流场结构。
图5为本发明实施例3中直径为814μm的Al-Ag-Ge合金液滴内部凝固组织的SEM图像。在液滴内部同样能够观察到清晰的漩涡状凝固组织。通过调控石英试管底部开口孔径调控球形颗粒尺寸，可以研究不同直径下合金熔体内的流动行为。
由以上分析可知，本发明的实施例1至实施例3制备的Al-Ag-Ge合金均能够在快速凝固过程中保留熔体流动效应，并形成旋涡状凝固组织，显示熔体内的流场形态。在落管无容器快速凝固条件下，实验参数的变化并未影响漩涡状凝固组织的形成。在实施例1至实施例3中分别使用底部中央具有不同孔径的石英试管，可以用于制备不同尺寸的Al-Ag-Ge球形颗粒，用于研究材料尺寸对于合金熔体内流场形态的影响。
图6为对比例1中通过DSC制备的Al-Ag-Ge合金凝固组织的SEM图像。研究表明，通过DSC制备的Al-Ag-Ge合金，内部的漩涡状凝固组织消失，即通过DSC制备的Al-Ag-Ge合金并未保留熔体内的流动效应。以上研究表明，本发明提供的Al-Ag-Ge合金，需结合特定的凝固方式，方能用于合金熔体内流场形态的显示。
尽管以上实施例1-3仅以Al70Ag20Ge10合金为例，制备了可用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物。但根据已制备的Al70Ag20Ge10合金凝固组织以及Al-Ag-Ge合金所属的共晶合金体系凝固规律的已有认识，能够合理确定在Al70Ag20Ge10合金成分附近的一小段范围内，即对于AlxAgyGez合金，其中，x＝67～72、y＝18～23、z＝100-x-y时，尤其是x＝70±1、y＝20±1、z＝100-x-y时所得的合金成分也能够作为母合金，用于制备可显示流场形态的颗粒物。
此外，实施例1-3制备的Al-Ag-Ge合金颗粒物粒径是在400-1000μm之间；但在实验过程中还发现，若通过缩小试管底部中央孔径，可制备颗粒粒径介于100-400μm的Al-Ag-Ge合金颗粒物，而这些粒径大小的颗粒物，内部的漩涡状凝固组织的形成能力明显减弱，其用于显示熔体内流场形态的清晰度与显示效果要弱于粒径在400-1000μm的Al-Ag-Ge合金颗粒物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，其特征在于，所述合金的化学式为AlxAgyGez，其中：x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y。
2.根据权利要求1所述的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，其特征在于，x＝70,y＝20,z＝10。
3.根据权利要求1所述的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金，其特征在于，所述合金的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成。
4.一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，其特征在于，所述颗粒物的凝固组织由Al初生相、Ag2Al金属间化合物相与(Al+Ge)两相共晶构成，所述颗粒物的组成化学式为AlxAgyGez，其中，x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y；颗粒物的粒径为100-1000μm。
5.根据权利要求4所述的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，其特征在于，x＝70,y＝20,z＝10。
6.根据权利要求4所述的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，其特征在于，所述颗粒物的粒径为400-1000μm。
7.根据权利要求4所述的用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物，其特征在于，所述颗粒物为球形颗粒。
8.一种用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1:按照以下原子百分比称量各金属原料：Al为67～72％，Ag为18～23％，余量为Ge；
S2:在惰性气氛保护下，将以上金属原料混合熔炼以获得成分均匀的母合金；
S3:将母合金装入底部中央开有Φ0.3-Φ3mm圆孔的试管中，并将试管安装至落管无容器处理装置的加热装置的中心位置；
S4:对落管无容器处理装置的腔体内部抽真空，并充入惰性气体，使落管无容器处理装置的腔体内部达到标准大气压；
S5:开启落管无容器处理装置的加热装置，以熔化试管内的母合金得到合金熔体，使合金熔体的过热度达到200K以上；
S6:向所述试管上部充入高压惰性气体，在高压惰性气体的作用下，试管内的合金熔体从底部中央的圆孔处喷出并分散为直径不同的液滴，液滴在自由下落的过程中快速冷却并凝固，收集凝固颗粒，制得用于流场形态显示的Al-Ag-Ge合金颗粒物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S2、S3、S4、S6中，所述惰性气氛为氩气、氦气或氩气与氦气的混合气；
步骤S4中，采用机械泵和分子泵将所述落管无容器处理装置的内部抽真空至1.0×10- 4Pa以下，再通入惰性气体将气压恢复至标准大气压。
10.Al-Ag-Ge合金在用于流场形态显示中的应用，其中：Al-Ag-Ge合金的化学式为AlxAgyGez，其中x、y、z为各组分对应的原子百分比，x＝67～72,y＝18～23,z＝100-x-y。
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