本文關(guān)鍵詞：石墨在Ni-C合金中的形核與生長及其演變規(guī)律的研究

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【摘要】：近年來,多種形態(tài)的石墨在金屬熔體中被觀察到,比如：球狀石墨、片狀石墨、蠕蟲狀石墨、星形石墨,以及最新發(fā)現(xiàn)的石墨烯。由于石墨形態(tài)能夠?qū)辖鹦阅墚a(chǎn)生重大的影響,學(xué)者們對石墨在金屬熔體中的形核與生長機理做了大量的研究。這些研究成果被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),使鑄鐵獲得更加優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、耐磨性能、疲勞性能、沖擊韌性以及強度等等,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。同時,這些研究成果也大大豐富了熔體形核與生長理論。大量的石墨在金屬熔體中的形核生長模型的提出,使人們對熔體的凝固過程有了更深刻的認識,推動了鑄造合金在更大范圍的研究和應(yīng)用。本文選用了共晶Ni-C合金對石墨在金屬熔體凝固過程中的形核與生長規(guī)律以及在金屬固溶體固態(tài)擴散過程中石墨的析出和形態(tài)演變過程進行研究。本文主要從三個方面進行研究：(1)冷速對共晶Ni-C合金中石墨的形核與生長規(guī)律的影響通過真空爐、銅模、單輥設(shè)備控制冷卻速度,獲得不同形態(tài)的石墨。在溫和的冷速下,獲得層片狀石墨；在較快冷速下,獲得球狀石墨；在超快冷速下,合金條帶表面為石墨薄膜,而在其內(nèi)部分布著大量石墨球。利用場發(fā)射掃描電鏡、高倍透射電鏡、拉曼光譜儀對樣品進行表征分析,分析了石墨的微觀結(jié)構(gòu)和其在不同冷速下的初始形態(tài)以及生長規(guī)律。(2)Si對石墨球化的影響通過分別向共晶Ni-C合金熔體中添加自制的共晶Ni-Si和高純Si,分別研究了它們對石墨球最終數(shù)量、分布和形態(tài)的影響,初步討論了其影響規(guī)律。分別利用亞共晶Ni-Si、共晶Ni-Si、過共晶Ni-Si以及75硅鐵孕育,探討了Ni-Si合金對鑄鐵體系的孕育效果與石墨生長的影響。(3)碳在Ni-C合金中的擴散行為研究將經(jīng)銅模冷卻處理的Ni-C合金放入真空加熱爐中做不同時間的保溫處理,合金中石墨球的數(shù)量、分布與形態(tài)在不同時間段皆發(fā)生不同程度的改變,最終獲得圓整度良好的石墨球。利用掃描電鏡以及Image-Pro Plus軟件定量記錄了石墨球數(shù)量、分布與形態(tài)的演變過程,分析了其演變規(guī)律,并初步分析了石墨球在C原子擴散過程中的析出及演變規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.15

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本文編號：1206613