深过冷技术的突出优点就是能够在慢速冷却条件下实现快速凝固。深过冷快速凝固理论的研究虽然已经取得的丰硕的成果,但是由于在绝大部分金属中能够获得的过冷度均小于其临界超过冷度ΔT hyp,这时合金的凝固就由两个阶段组成,即初期的快速凝固阶段和随后的缓慢凝固阶段,通常所说的深过冷快速凝固仅是针对前一阶段而言的。如果熔体形核前的过冷度足够大,使得再辉后温度低于固相线温度,即实现了超过冷,那么在凝固过程中就不存在缓慢凝固阶段,快速凝固组织及固相中的溶质分布状况就可以较完整地保留到室温,这对于验证和发展快速凝固理论具有重要意义。Ni54.6Pd45.4合金的固液相线重合于一点,固液相线下凹而且具有合适的最低熔点,易于实现超过冷。本文采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法对Ni54.6Pd45.4合金进行过冷实验,即将液态金属包裹在熔融玻璃之中,对金属进行若干个“加热熔化-过热保温-冷却凝固”循环,通过熔融玻璃对熔体中杂质的物理吸附和界面化学作用,充分去除熔体中的异质核心而获得深过冷。在实验过程中所获得的最大过冷度为318K,远远大于该合金的临界超过冷值,实现了超过冷凝固。对Ni54.6Pd45.4合金在不同过冷度下凝固后的金相组织进行了系统观察。对大过冷试样在再辉后不同时刻进行了快淬实验,分析了大过冷度下凝固时的再结晶过程。研究表明,具有平衡结晶温度范围的单相合金在某一较低的过冷度范围和较高的过冷度下凝固时,都能发生显著的晶粒细化,形成细小的等轴晶组织。而在没有平衡结晶温度范围的Ni54.6Pd45.4合金中,并没有出现小过冷度下的晶粒细化现象。在较小的过冷度下枝晶的自由生长促使合金凝固成发达的枝晶。随着过冷度的增加,晶粒度上升。进一步提高过冷度对晶粒尺寸的影响不大,只是枝晶臂变得越来越细。过冷度达到110 K后,晶体从形核点处放射状地向四周生长,并且晶粒尺寸迅速下降。当过冷度的增加到160 K(ΔT *)的时候组织完全转变为等轴晶粒。随着过冷度进一步增大,直至所获得的最大值,平均晶粒尺寸一直单调减小,且部分晶粒内部具有孪晶。大过冷度下细化晶粒内含有发达的枝晶亚结构,枝晶亚结构在相邻晶粒间衔接良好。通过将不同冷却阶段的试样快淬研究了再结晶诱发的块状过冷Ni54.6Pd45.4合金的组织演化。结果表明,当过冷度大于临界过冷度时,由于再结晶引起的晶粒细化起始于快速凝固阶段结束之时,并在随后的冷却过程中发展。在再结晶初始阶段晶核在试样中形核,导致晶粒尺寸降低。随后,由于晶粒尺寸的增加晶粒的相互吞并长大占主导地位。随着凝固前过冷度的增加,快速凝固的枝晶骨架间的变形程度增加,再辉温度和在高温阶段停留的时间也降低。最终使得再结晶晶粒尺寸下降。