【摘要】：包覆循環(huán)過熱法作為深過冷技術(shù)的一種,它不受傳熱過程的限制,通過抑制凝固過程中的形核,使合金液獲得很大的過冷度,從而可以使得大尺寸、大體積的液態(tài)金屬獲得較大的過冷度,并且所獲得的過冷金屬熔體的凝固特性和組織具有非平衡凝固特征。 本文以金錫共晶合金為研究對象,研究了包覆劑、過熱度、循環(huán)次數(shù)及保溫時(shí)間等過冷工藝對金錫共晶合金過冷度的影響,并優(yōu)化了金錫共晶合金深過冷獲得的條件；利用XRD、EDS、SEM分析了深過冷金錫共晶合金的凝固組織結(jié)構(gòu)和相組成成分；探索了金錫非規(guī)則共晶合金的形成規(guī)律,并取得了以下研究成果： (1)研究了工藝參數(shù)：包覆劑、過熱度(50K-250K)、循環(huán)次數(shù)(1-6次)及保溫時(shí)間(lmin-8min)對金錫共晶合金過冷的影響。結(jié)果表明：這四個(gè)工藝參數(shù)均對金錫共晶合金的過冷度產(chǎn)生影響。采用硅油體系凈化劑使金錫共晶合金獲得的過冷度大于熔鹽體系,并且,合金過冷度隨著硅油黏度的增大而先增大后減��；合金的過冷度隨過熱度的增大而先增大,后減小；隨循環(huán)次數(shù)及保溫時(shí)間的增長而先增大,后不變,再減小。 (2)綜合實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明：當(dāng)使用1000cs的硅油作為包覆劑,過熱度為210K,循環(huán)次數(shù)為2-4次,保溫時(shí)間為3min-6min時(shí),金錫共晶合金可獲得0.2Tm(55K)以上的深過冷。 (3)過冷曲線分析表明：①金錫共晶合金的過冷曲線包括三個(gè)階段：連續(xù)過冷階段、再輝階段及慢速凝固階段。②不同過冷度下的過冷曲線主要表現(xiàn)在再輝時(shí)間與再輝速度等再輝階段特征的不同：金錫共晶合金的再輝時(shí)間隨過冷度的增大而減小、再輝速度隨著過冷度的增大而增大后減小。 (4)包覆循環(huán)過熱深過冷凝固技術(shù)對金錫共晶合金凝固組織的影響研究表明：①凝固組織由初生ζ'-Au5Sn相和基體組織組成。②初生ζ'-Au5Sn相隨著過冷度的增大,尺寸一直減小,由最開始的粗大的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)楸馇蛐沃罹?繼而轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛐?最后消失。③共晶組織隨過冷度的增加也發(fā)生演變：當(dāng)過冷度△T28K時(shí),基體組織為規(guī)則層片狀組織；當(dāng)過冷度38K△T48K時(shí),基體組織為層片狀逐漸向網(wǎng)格狀變化的過渡組織；當(dāng)過冷度△T58K時(shí),基體組織出現(xiàn)非規(guī)則共晶組織。 (5)結(jié)合凝固組織演變及深過冷理論分析：當(dāng)合金過冷度較小時(shí)(△T58K),ζ'-Au5Sn和δ-AuSn兩相以耦合的方式生成,最終形成層片狀共晶組織；當(dāng)合金處于深過冷時(shí)(△T58K),兩相耦合生長的條件被破壞,最終形成非規(guī)則共晶。 (6)提出了枝晶熔斷機(jī)制解釋金錫非規(guī)則共晶合金的形成。由于ζ'-Au5Sn相和δ-AuSn相具有不同的晶體結(jié)構(gòu)和熔化熵,晶體結(jié)構(gòu)簡單的δ-AuSn相作為初生相并以枝晶狀深入過冷熔體中,在再輝的沖擊下,δ-AuSn相枝晶從頸縮處熔斷,形成等軸或棒狀晶,在隨后的凝固過程中,上述枝晶碎片發(fā)生熟化,并被隨后長出來的ζ'-Au5Sn相所包圍,形成非規(guī)則共晶。
[Abstract]:As a kind of deep subcooling technology, the coating cycle superheat method is not limited by the heat transfer process. By inhibiting the nucleation in the solidification process, the supercooling degree of the alloy liquid can be obtained, so that the large size can be obtained. The large volume liquid metal obtains large undercooling degree, and the solidification characteristics and microstructure of the supercooled metal melt have the characteristics of non-equilibrium solidification. In this paper, the effects of coating agent, superheat, cycle times and holding time on the undercooling of gold-tin eutectic alloy were studied, and the conditions for obtaining gold-tin eutectic alloy were optimized. The solidification microstructure and phase composition of deep undercooled gold-tin eutectic alloy were analyzed by XRD,EDS,SEM. The formation law of gold-tin irregular eutectic alloy was explored, and the following research results were obtained: (1) the process parameters, coating agent, superheat (50K-250K), Effect of cycle times (1 鈮，

本文編號：2490634