本文關(guān)鍵詞：Al-Sn-Bi合金熔體微觀不均勻性及其對(duì)凝固特性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本實(shí)驗(yàn)通過(guò)熔體的電阻率、黏度、DSC測(cè)試,研究了Al-Sn-Bi合金熔體的微觀不均勻性及液相分離現(xiàn)象,探討了熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)制;利用Kissinger方法和Ozawa方法研究了Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征;通過(guò)測(cè)試Sn_(57)Bi_(43)合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后的冷卻曲線、凝固組織及耐腐蝕性能,研究熔體微觀不均勻結(jié)構(gòu)對(duì)凝固組織及凝固路徑的影響;通過(guò)銅�？炖浞�,研究熔體溫度、冷卻速率和合金成分對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金液相分離及核殼結(jié)構(gòu)形成的影響因素及作用機(jī)理。通過(guò)電阻率和黏度方法來(lái)研究Sn100-xBix(x=0,7,30,43,80,100)合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)。隨著溫度和Bi含量的增加,液態(tài)合金的電阻率亦隨之增加,比較明顯的轉(zhuǎn)變點(diǎn)均出現(xiàn)在Sn-Bi合金的電阻率-溫度和黏度-溫度曲線上,并且在轉(zhuǎn)變點(diǎn)之前電阻率隨著溫度的增加呈線性增加。此外,不同的合金成分表現(xiàn)出不同的轉(zhuǎn)變溫度。這些結(jié)果表明合金在973-1073K溫度處發(fā)生液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變且這個(gè)轉(zhuǎn)變是可逆的,這可能是由于分子重排的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)造成的。基于探索出的熔體結(jié)構(gòu)結(jié)果,描述了Sn-Bi熔體結(jié)構(gòu)并探討了不連續(xù)結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變的性質(zhì)。結(jié)合電阻率-溫度曲線和DSC曲線研究了Sn_(57)Bi_(43)合金的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征;通過(guò)熱分析方法計(jì)算出了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的激活能(Ea)及連續(xù)升溫轉(zhuǎn)變曲線(CHT曲線)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:合金熔體的電阻率和熱參量在液相線上973-1073K范圍內(nèi)均出現(xiàn)了異常變化,且兩者對(duì)應(yīng)的特征轉(zhuǎn)變溫度相吻合,驗(yàn)證了合金存在液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及電阻率法、DSC結(jié)果的有效性,Kissinger、Ozawa法適用于Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的研究。通過(guò)電阻率和熱分析方法研究了三元Al-Sn-Bi偏晶合金熔體的液相分離現(xiàn)象。隨著溫度的升高,電阻率-溫度曲線出現(xiàn)了不規(guī)則的、急劇的變化,與DSC曲線上相應(yīng)溫度處出現(xiàn)的峰相吻合,這表明了液相分離的發(fā)生。熔體的微觀不均勻性與微觀均勻性的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了濃度波動(dòng),這使得原子變得更加紊亂,給電子運(yùn)動(dòng)帶來(lái)更大的阻礙,使電阻率急劇的增加。電阻率-溫度曲線出現(xiàn)的不規(guī)則行為歸因于濃度-濃度波動(dòng)。并且添加錫可以降低Al-Bi的偏晶反應(yīng)溫度�？偨Y(jié)得出濃度-濃度波動(dòng)是造成電阻率和DSC實(shí)驗(yàn)異常行為的原因。通過(guò)電阻率實(shí)驗(yàn)、黏度實(shí)驗(yàn)以及熱分析實(shí)驗(yàn)得知Sn_(57)Bi_(43)合金熔體在973-1073K出現(xiàn)液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。進(jìn)而研究了Sn_(57)Bi_(43)合金熔體微觀不均勻性對(duì)凝固特性的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的合金熔體,共晶相的凝固過(guò)冷度增大,合金的凝固組織細(xì)化并且Sn-Bi成片間距顯著降低,得到更均勻的凝固組織,耐腐蝕性能也有一定的提高。通過(guò)銅�？炖浞�,研究了熔體溫度、冷卻速率和合金成分對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金凝固組織的影響,并探討核殼結(jié)構(gòu)偏晶合金形成的影響因素及作用機(jī)理。結(jié)果表明:當(dāng)合金成分處于難混溶區(qū)時(shí),Al-Sn-Bi偏晶合金將發(fā)生液相分離并形成核殼結(jié)構(gòu)。合金成分對(duì)核殼形貌的影響是通過(guò)各元素的體積比來(lái)影響的,合金成分的改變導(dǎo)致各元素體積比的變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)核殼組織的殼層和核心成分的互換,小體積分?jǐn)?shù)成分相通常形成核心。澆鑄溫度的升高有助于核殼形貌的形成即促進(jìn)小液滴向中心匯聚。熔體溫度的提高主要通過(guò)提高第二相Marangoni運(yùn)動(dòng)速率,增加運(yùn)動(dòng)時(shí)間,促進(jìn)第二相小液滴向中間運(yùn)動(dòng),形成典型的核殼形貌。這將給通過(guò)液相分離制備Al-Sn-Bi偏晶合金核殼型球形晶粒提供線索,大大拓展偏晶合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：Al-Sn-Bi合金熔體 液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 微觀不均勻性 液相分離 核殼結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的意義12-13
• 1.2 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)研究13-16
• 1.2.1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)研究方法簡(jiǎn)述13-14
• 1.2.2 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)模型14
• 1.2.3 液態(tài)金屬中的不均勻現(xiàn)象14-16
• 1.3 液-固結(jié)構(gòu)遺傳性的研究16
• 1.4 偏晶合金的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 偏晶合金簡(jiǎn)介16-17
• 1.4.2 偏晶合金的凝固特性17-18
• 1.4.3 偏晶合金液相分離機(jī)制的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.4 偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成機(jī)制的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本文研究的目的及主要內(nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與研究方法22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案及技術(shù)路線22
• 2.2 成分設(shè)計(jì)22-24
• 2.2.1 Sn-Bi二元合金22-23
• 2.2.2 Al-Sn-Bi三元偏晶合金23-24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及使用24-28
• 2.3.1 高溫熔體電阻率測(cè)試設(shè)備24-25
• 2.3.2 熔體黏度實(shí)驗(yàn)25-26
• 2.3.3 恒久微機(jī)差熱天平（綜合熱分析儀）26-27
• 2.3.4 SG2-8-12坩堝式電阻爐27
• 2.3.5 組織結(jié)構(gòu)及成分分析儀器27
• 2.3.6 電化學(xué)工作站27-28
• 2.4 Al-Sn-Bi偏晶合金的銅�？炖浞ㄖ苽�28-30
• 第三章 Al-Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)的研究30-48
• 3.1 引言30-31
• 3.2 Sn-Bi合金熔體的微觀不均勻性31-42
• 3.2.1 單組元熔體的電阻率-溫度特性31-32
• 3.2.2 二元合金熔體的電阻率-溫度特性32-35
• 3.2.3 Sn-Bi合金熔體電阻率與合金成分的關(guān)系35-36
• 3.2.4 Sn_(57)Bi_(43)合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)行為分析36-40
• 3.2.5 Sn-Bi合金熔體的黏度-溫度特性40-42
• 3.3 Al-Sn-Bi偏晶合金熔體的微觀不均勻性42-46
• 3.3.1 Al-Sn-Bi偏晶合金熔體的電阻率-溫度特性42-44
• 3.3.2 Al-Sn-Bi偏晶合金熔體的差示掃描量熱分析44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 Sn-Bi合金熔體微觀不均勻性對(duì)凝固特性的影響48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 Sn-Bi合金的凝固組織和凝固行為48-50
• 4.2.1 Sn_(93)B_(i7)固溶體合金48-49
• 4.2.2 Sn_(70)Bi_(30)亞共晶合金49-50
• 4.2.3 Sn_(57)Bi_(43)共晶合金50
• 4.2.4 Sn_(20)Bi_(80)過(guò)共晶合金50
• 4.3 Sn_(57)Bi_(43)合金熔體微觀不均勻性對(duì)凝固特性的影響50-54
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的冷卻曲線51-52
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的凝固組織52-53
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的耐蝕性能53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 Al-Sn-Bi偏晶合金熔體微觀不均勻性對(duì)其核殼結(jié)構(gòu)的影響56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 Al-Sn-Bi偏晶合金的相組成及成分56-59
• 5.3 合金成分對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成的影響59-63
• 5.3.1 Al-Sn-Bi偏晶合金的凝固組織形貌59-60
• 5.3.2 Al_(85)Bi_6Sn_9偏晶合金的凝固路徑分析60-62
• 5.3.3 合金成分對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成的影響機(jī)理62-63
• 5.4 熔體溫度對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成的影響63-67
• 5.4.1 Al_(85)Bi_6Sn_9偏晶合金的凝固組織形貌63-64
• 5.4.2 Al_(75)Bi_9Sn_(16)偏晶合金的凝固組織形貌64
• 5.4.3 Al_(45)Bi_(19.8)Sn_(35.2) 偏晶合金的凝固組織形貌64-66
• 5.4.4 熔體溫度對(duì)Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成的影響機(jī)理66-67
• 5.5 冷卻速率對(duì)Al_(75)Bi_9Sn_(16)偏晶合金核殼結(jié)構(gòu)形成的影響67-68
• 5.6 Al-Sn-Bi偏晶合金的凝固路徑與機(jī)理分析68-71
• 5.7 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-82
• 致謝82-84
• 附錄84-85

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：Al-Sn-Bi合金熔體微觀不均勻性及其對(duì)凝固特性的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：308092