Al-Si合金廣泛應(yīng)用于工業(yè)中,其中過共晶Al-Si合金主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等部件,初生硅的尺寸和分布是影響其性能的重要因素,因此通過調(diào)控初生硅的形核,細(xì)化初生硅尺寸,優(yōu)化其分布對(duì)提高過共晶鋁硅合金活塞性能具有重要意義。長期以來,關(guān)于金屬熔體形核過程的研究主要建立在經(jīng)典形核理論框架之下。但是目前越來越多的證據(jù)表明,團(tuán)簇參與的非經(jīng)典形核過程具有普遍性,同時(shí)具有動(dòng)力學(xué)可行性,金屬熔體中同樣存在這種現(xiàn)象。本文將利用Al-10Si-2Fe、Ni-32.5Si和Al-9.2Cr等中間合金誘發(fā)過共晶Al-15/20Si合金中初生硅的非經(jīng)典形核現(xiàn)象,調(diào)控過共晶合金初生硅形核過程并細(xì)化初生硅尺寸。在這些合金中,都存在著一種普遍規(guī)律,即對(duì)于高純金屬配制的過共晶鋁硅合金（后稱高純合金）僅可誘導(dǎo)形成形核前驅(qū)體,而沒有顯著促進(jìn)形核;而對(duì)于工業(yè)純金屬配制的鋁硅合金（后稱工業(yè)純合金）,或其他細(xì)化劑配合的高純合金具有明顯的誘導(dǎo)形核作用。具體如下:（1）對(duì)于高純Al-15Si合金,向其熔體中先后添加Al-3P/Al-5Ti-B和Al-10Si-2Fe中間合金,發(fā)現(xiàn)在高純合金中添加微量AIP顆粒后,再添加Al-10Si-... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ａｌ－Ｓｉ合金二元相圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｌ－Ｓｉ?ｂｉｎａｒｙ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ．??

經(jīng)典形核理論是典型的以原子（分子、離子）作為基本單位進(jìn)行堆積和分解??的過程［４１］。這個(gè)過程可以用ＬａＭｅｒ曲線描述，共分為三個(gè)階段：原子形成，原??子聚集形核和原子附著參與生長，如圖１．２所示（以金屬膠體納米晶為例）。第??一階段，用還原劑還原金屬離子或者通過有機(jī)金屬化合物的熱分解產(chǎn)生金屬原子，??對(duì)于金屬熔體，則對(duì)應(yīng)著固相顆粒完全燦化產(chǎn)生金屬原子。第二階段，一旦原子??濃度超過其飽和度（（：＝？），原子開始聚集，通過均勻形核形成穩(wěn)定的小團(tuán)簇（即??核心）。之后，原子濃度迅速下降到以下，形核不再發(fā)生。在第三階段，金??屬原子連續(xù)附著到核心上，核心尺寸逐漸增大并長大為最終晶體。在形核階段，??一旦一個(gè)團(tuán)簇長大到一定的臨界尺寸，結(jié)構(gòu)起伏的活化能就會(huì)變得很高，因此形??３??

結(jié)構(gòu)的相＾２．１。在此基礎(chǔ)上，Ｓｔｒａｎｓｋｉ和Ｔｏｔｏｍａｎｏｗ于１９３３年提出形核優(yōu)先析出??結(jié)構(gòu)應(yīng)該是經(jīng)液態(tài)跨越最低能壘形成的結(jié)構(gòu)這對(duì)于形核動(dòng)力學(xué)解釋具有重??要意義。圖１．４為Ｏｓｔｗａｌｄ規(guī)則對(duì)相變熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的直觀比較。從圖１．４ａ中??可以看出，雖然亞穩(wěn)相的能量高于穩(wěn)定相，但是其形成能低，從動(dòng)力學(xué)角度看更??容易形成。從圖１．４ｂ中可以看出，盡管非經(jīng)典路徑對(duì)應(yīng)著多種基本單元的可能??性（如圖中粉色虛線所示），但是每一種路徑需要跨越的能壘都低于經(jīng)典形核路??徑，因?yàn)樗鼈兌冀?jīng)歷了中間亞穩(wěn)態(tài)的過程，相較于經(jīng)典路徑中的單步高能壘更具??有可操作性｜５４￣５５］。越來越多證據(jù)表明，在液相和固相晶體之間，存在接近液相的??亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，即形核不是一步完成的［５６￣５＇許多現(xiàn)象和問題都指向非經(jīng)典形核路??徑。ＣａＣ０３水溶液是目前為止研宄非經(jīng)典形核理論最多的體系，最初非經(jīng)典形核??理論就是在向ＣａＣ０３水溶液中加入ＣａＣｈ水溶液中報(bào)道的［５８１。同時(shí)

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本文編號(hào)：3574000