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中文摘要：
采用高频电磁悬浮、声悬浮和自由落体等实验技术模拟空间环境条件，实现多元和复相合金的深过冷与快速凝固。在深入探索过冷熔体微观结构与热物理性质基础上，重点研究多元单相合金的快速枝晶生长和三元合金的快速共晶生长、包晶转变和偏晶凝固。从理论和实验两方面揭示当前快速枝晶与共晶生长理论的局限性，探索超常条件下的快速凝固理论机制。
结论摘要：
采用电磁悬浮、自由落体和熔融玻璃净化等空间模拟实验方法，研究了6种多元单相合金、5种三元共晶合金、5种三元偏晶合金和4种三元包晶合金的过冷能力、热物理性质、形核特征和快速凝固机制。实验过程中液态合金的过冷度达到（0.15-0.25）TL,发现熔体高过热是实现深过冷的首要条件，其作用机制是熔体内部固有异质晶核在高温下熔解或钝化，同时作为潜在均质晶核的原子团簇随温度升高而减小。实验测定表明，合金熔体的表面张力随过冷度呈线性增大趋势，而比热随过冷度变化缓慢。多元单相合金的枝晶生长速度随过冷度呈双指数型函数关系，当过冷度充分大时发生枝晶向等轴晶的转变，同时伴随显著的溶质截留效应。由于深过冷条件下各个共晶相的生长特征差别较大，三元共晶通常难以保持小过冷状态下的协同生长关系，从而生成形态多姿的共晶组织。三元偏晶合金快速凝固特点一是固相枝晶生长受溶质扩散控制，二是深过冷条件下形成偏晶胞，三是自由落体条件下形成壳核组织。对于以Fe-Cu和Co-Cu为基的三元包晶合金，当过冷度较小或冷速极大时以包晶方式凝固，而在深过冷和适当冷速范围内以亚稳相分离和偏晶方式凝固。
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