本文關(guān)鍵詞：Al-Y合金定向凝固過程中小平面相生長行為研究

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【摘要】：本文選擇Al-15wt%Y過共晶合金和Al-53wt%Y包晶合金作為主要研究對象。對兩種合金進行不同凝固速率的定向凝固實驗,觀察在定向凝固過程中小平面相的生長行為。首先對Al-15wt%Y進行定向凝固的實驗,觀察Al3Y作為初生相直接從液相中析出的形貌,并探究不同冷卻速度對其生長形態(tài)的影響。較低的生長速率條件下(V=1μm/s),Al3Y相呈現(xiàn)不規(guī)則的上端分叉有尖銳棱角的小平面相形態(tài)。隨著冷卻速率增大,Al3Y相逐漸向長條形六棱柱形態(tài)演變。冷卻速率進一步增大,Al3Y彌散分布在共晶組織中,組織呈現(xiàn)“十”字形態(tài),為兩個六棱柱垂直交叉結(jié)構(gòu)。另外,還對Al-15wt%Y進行了較高冷卻速率的激光快速凝固實驗,得到的組織形貌與定向凝固實驗所得組織完全不同。激光快速凝固得到的組織細化,晶粒尺寸減小,Al3Y相呈六邊形顆粒狀、花瓣狀等,另外,還出現(xiàn)了等軸晶形狀的顯微組織。在定向凝固實驗之前,由于溫度梯度的存在,完全液相區(qū)與固相區(qū)之間存在一個糊狀區(qū)。對Al-Y包晶合金進行保溫熱處理實驗。隨著保溫時間的延長,液相減少,初生Al2Y相與液相共存區(qū)趨于穩(wěn)定,相排列更加緊密,糊狀區(qū)的長度變短,界面前沿Y元素濃度降低。對Al-53wt%Y包晶合金定進行不同抽拉速率的定向凝固實驗,探究Al3Y相在包晶合金體系中以包晶相析出的生長行為。在低速定向凝固過程中(V=1μm/s),初生相與包晶相均為連續(xù)生長,出現(xiàn)了平行于固液界面的近似帶狀組織,對這種組織形成機制進行了討論。隨著凝固距離的增加,固液界面處的領(lǐng)先相由初生Al2Y轉(zhuǎn)變?yōu)榘l3Y,固液界面為粗大條形Al3Y相,而無初生相。在較高抽拉速度的定向凝固實驗中,隨著冷卻速率的增加,Al2Y相由連續(xù)生長轉(zhuǎn)變?yōu)榘麪钚螒B(tài),后又轉(zhuǎn)變?yōu)橹睢０郃l3Y最初以鋸齒狀包裹在初生相表面,同時在液相中以細針狀直接析出,冷卻速率越大,數(shù)量越多且尺寸越細小。隨著凝固距離的延長,包裹初生相的包晶相厚度增加,體積分數(shù)增大。另外,從液相中直接析出的Al3Y相逐漸長大,由細針狀變?yōu)槎贪魻�、塊狀,均勻分布在包晶組織周圍并與之相連接。最后對兩種合金體系的定向凝固組織對比,分析小平面生長行為差異的原因。
【關(guān)鍵詞】：小平面生長 定向凝固 包晶反應 組織演化
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 課題目的和意義9-10
• 1.2 小平面相生長的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 小平面相的判定10-12
• 1.2.2 小平面相的溶質(zhì)分凝特性12-13
• 1.2.3 小平面相的形貌演變13-14
• 1.3 包晶凝固理論研究進展14-18
• 1.3.1 包晶合金凝固理論14-15
• 1.3.2 包晶相的形核15-16
• 1.3.3 包晶相的生長16-18
• 1.4 定向凝固技術(shù)18-20
• 1.4.1 定向凝固技術(shù)及發(fā)展18
• 1.4.2 定向凝固前熱穩(wěn)定處理18-19
• 1.4.3 包晶合金的定向凝固組織19-20
• 1.5 激光快速凝固20-21
• 1.6 Al-Y合金研究現(xiàn)狀21
• 1.7 本文的主要研究內(nèi)容21-24
• 第2章 實驗材料與方法24-29
• 2.1 合金成分的選擇24
• 2.2 原始材料制備24-25
• 2.3 定向凝固實驗25-28
• 2.3.1 感應加熱定向凝固裝置25-26
• 2.3.2 定向凝固裝置溫度梯度的測量26-27
• 2.3.3 定向凝固前熱穩(wěn)定處理實驗27
• 2.3.4 定向凝固實驗過程27-28
• 2.4 試樣的處理與分析28-29
• 第3章 Al-Y共晶合金定向凝固組織演化及初生Al3Y相生長形態(tài)29-39
• 3.1 Al-15wt%Y過共晶合金鑄態(tài)組織分析29-30
• 3.2 Al-15wt%Y定向凝固實驗30-36
• 3.2.1 定向凝固宏觀組織演化規(guī)律30-33
• 3.2.2 Al3Y化合物相形貌演變33-35
• 3.2.3 定向凝固組織固液界面形貌35-36
• 3.3 Al-15wt%Y快速凝固實驗36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第4章 Al-Y包晶合金定向凝固前熱穩(wěn)定處理39-46
• 4.1 糊狀區(qū)形成39
• 4.2 糊狀區(qū)在熱穩(wěn)定處理過程中組織演化39-42
• 4.2.1 糊狀區(qū)宏觀組織40-41
• 4.2.2 糊狀區(qū)固液界面組織及熔體成分41-42
• 4.3 熱穩(wěn)定處理中糊狀區(qū)內(nèi)TGZM效應42-44
• 4.4 Al-35wt%Y包晶合金定向凝固實驗44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 Al-Y包晶合金定向凝固組織演化及包晶Al3Y相生長形態(tài)46-60
• 5.1 Al-53wt%Y包晶合金定向凝固過程46-47
• 5.2 較低抽拉速度下Al-53wt%Y合金定向凝固47-53
• 5.2.1 V=1μm/s定向凝固組織47-50
• 5.2.2 V=5μm/s定向凝固組織50-51
• 5.2.3 包晶相領(lǐng)先生長機制51-53
• 5.3 較高抽拉速度下Al-53wt%Y合金定向凝固53-56
• 5.3.1 V=10μm/s定向凝固組織53-54
• 5.3.2 V=50μm/s定向凝固組織54
• 5.3.3 V=100μm/s定向凝固組織54-56
• 5.4 定向凝固過程中小平面相形貌變化56-58
• 5.4.1 包晶合金中小平面相生長56-57
• 5.4.2 共晶及包晶合金體系中Al3Y相生長形貌對比57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王猛,林鑫,蘇云鵬,沈淑娟,黃衛(wèi)東;包晶凝固研究進展[J];材料科學與工程;2002年01期

2 蘇彥慶;郭景哲;劉暢;郭景杰;賈均;傅恒志;;定向凝固技術(shù)與理論研究的進展[J];特種鑄造及有色合金;2006年01期

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本文編號：646670