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

【摘要】：本實驗通過熔體的電阻率、黏度、DSC測試,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,探討了熔體結構轉變機制;利用Kissinger方法和Ozawa方法研究了Sn-Bi合金熔體結構轉變的熱力學和動力學特征;通過測試Sn_(57)Bi_(43)合金熔體結構轉變前后的冷卻曲線、凝固組織及耐腐蝕性能,研究熔體微觀不均勻結構對凝固組織及凝固路徑的影響;通過銅�？炖浞�,研究熔體溫度、冷卻速率和合金成分對Al-Sn-Bi偏晶合金液相分離及核殼結構形成的影響因素及作用機理。通過電阻率和黏度方法來研究Sn100-xBix(x=0,7,30,43,80,100)合金的液態(tài)結構。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,比較明顯的轉變點均出現(xiàn)在Sn-Bi合金的電阻率-溫度和黏度-溫度曲線上,并且在轉變點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)出不同的轉變溫度。這些結果表明合金在973-1073K溫度處發(fā)生液-液結構轉變且這個轉變是可逆的,這可能是由于分子重排的協(xié)調運動造成的。基于探索出的熔體結構結果,描述了Sn-Bi熔體結構并探討了不連續(xù)結構相轉變的性質。結合電阻率-溫度曲線和DSC曲線研究了Sn_(57)Bi_(43)合金的熔體結構轉變熱力學和動力學特征;通過熱分析方法計算出了結構轉變的激活能(Ea)及連續(xù)升溫轉變曲線(CHT曲線)。實驗結果表明:合金熔體的電阻率和熱參量在液相線上973-1073K范圍內均出現(xiàn)了異常變化,且兩者對應的特征轉變溫度相吻合,驗證了合金存在液-液結構轉變及電阻率法、DSC結果的有效性,Kissinger、Ozawa法適用于Sn-Bi合金熔體結構轉變動力學的研究。通過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變導致了濃度波動,這使得原子變得更加紊亂,給電子運動帶來更大的阻礙,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。并且添加錫可以降低Al-Bi的偏晶反應溫度�？偨Y得出濃度-濃度波動是造成電阻率和DSC實驗異常行為的原因。通過電阻率實驗、黏度實驗以及熱分析實驗得知Sn_(57)Bi_(43)合金熔體在973-1073K出現(xiàn)液-液結構轉變。進而研究了Sn_(57)Bi_(43)合金熔體微觀不均勻性對凝固特性的影響。結果表明:經過熔體結構轉變后的合金熔體,共晶相的凝固過冷度增大,合金的凝固組織細化并且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。通過銅�？炖浞�,研究了熔體溫度、冷卻速率和合金成分對Al-Sn-Bi偏晶合金凝固組織的影響,并探討核殼結構偏晶合金形成的影響因素及作用機理。結果表明:當合金成分處于難混溶區(qū)時,Al-Sn-Bi偏晶合金將發(fā)生液相分離并形成核殼結構。合金成分對核殼形貌的影響是通過各元素的體積比來影響的,合金成分的改變導致各元素體積比的變化進而實現(xiàn)核殼組織的殼層和核心成分的互換,小體積分數(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小液滴向中心匯聚。熔體溫度的提高主要通過提高第二相Marangoni運動速率,增加運動時間,促進第二相小液滴向中間運動,形成典型的核殼形貌。這將給通過液相分離制備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用領域。
【關鍵詞】：Al-Sn-Bi合金熔體 液-液結構轉變 微觀不均勻性 液相分離 核殼結構
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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)金屬的結構研究13-16
• 1.2.1 液態(tài)金屬結構研究方法簡述13-14
• 1.2.2 液態(tài)金屬的結構模型14
• 1.2.3 液態(tài)金屬中的不均勻現(xiàn)象14-16
• 1.3 液-固結構遺傳性的研究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制的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.4 偏晶合金核殼結構形成機制的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本文研究的目的及主要內容20-22
• 第二章 實驗方案設計與研究方法22-30
• 2.1 實驗方案及技術路線22
• 2.2 成分設計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 實驗設備及使用24-28
• 2.3.1 高溫熔體電阻率測試設備24-25
• 2.3.2 熔體黏度實驗25-26
• 2.3.3 恒久微機差熱天平（綜合熱分析儀）26-27
• 2.3.4 SG2-8-12坩堝式電阻爐27
• 2.3.5 組織結構及成分分析儀器27
• 2.3.6 電化學工作站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合金熔體結構的研究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系35-36
• 3.2.4 Sn_(57)Bi_(43)合金熔體結構轉變過程中的動力學與熱力學行為分析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46-48
• 第四章 Sn-Bi合金熔體微觀不均勻性對凝固特性的影響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)過共晶合金50
• 4.3 Sn_(57)Bi_(43)合金熔體微觀不均勻性對凝固特性的影響50-54
• 4.3.1 結構轉變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的冷卻曲線51-52
• 4.3.2 結構轉變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的凝固組織52-53
• 4.3.3 結構轉變前后Sn_(57)Bi_(43)熔體隨坩堝凝固的耐蝕性能53-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 Al-Sn-Bi偏晶合金熔體微觀不均勻性對其核殼結構的影響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Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結構形成的影響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Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結構形成的影響機理62-63
• 5.4 熔體溫度對Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結構形成的影響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Al-Sn-Bi偏晶合金核殼結構形成的影響機理66-67
• 5.5 冷卻速率對Al_(75)Bi_9Sn_(16)偏晶合金核殼結構形成的影響67-68
• 5.6 Al-Sn-Bi偏晶合金的凝固路徑與機理分析68-71
• 5.7 本章小結71-72
• 第六章 結論與展望72-74
• 參考文獻74-82
• 致謝82-84
• 附錄84-85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：308092