本文關(guān)鍵詞：細化元素對過共晶Al-Si合金凝固特性的影響

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【摘要】：過共晶Al-Si合金是一種重要的鑄造合金,廣泛地應用在航空航天、汽車和電子封裝行業(yè),其主要性能取決于凝固后初生Si的形貌和尺寸,因此對初生相的凝固特性進行研究是十分必要的。本文采用電磁懸浮熔煉技術(shù)并結(jié)合激光輔助加熱實現(xiàn)了Al-70%Si合金的熱力學深過冷處理,利用高速攝影儀對Al-70%Si凝固過程中初生Si的結(jié)晶形態(tài)進行動態(tài)觀測,使用掃描電子顯微鏡分析了合金凝固后的表面形貌,研究了過冷度、細化元素RE和P對初生Si生長特性的影響規(guī)律。本文取得的主要研究結(jié)果有：(1)Al-70%Si合金的凝固特性和組織形貌與其過冷度有關(guān)。當過冷度小于122 K時,初生Si呈粗大的長條狀,表現(xiàn)出小平面生長方式的特性。當過冷度介于122 K與230 K之間時,初生Si一部分以明顯棱角和孿晶溝槽的長條狀和塊狀形式存在,一部分以規(guī)則排列的枝晶狀和球狀形式存在,表現(xiàn)為中間生長方式的特征。當過冷度達到230 K時,初生Si呈現(xiàn)均勻細小的短棒狀或球狀,表現(xiàn)出非小平面生長的特性。由此可知,初生Si生長方式有三種：小過冷度下的小平面生長,中等過冷度下的中間生長和大過冷度下的非小平面生長。隨著過冷度增加,初生Si發(fā)生由側(cè)面生長方式到中間生長方式的轉(zhuǎn)變和由中間生長方式到連續(xù)生長方式的轉(zhuǎn)變,發(fā)生兩次轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和△T2分別為122 K和230 K。(2)RE元素對Al-70%Si合金中初生Si生長方式影響顯著。加入0.5%RE后,初生Si生長方式轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和△T2分別為104 K和212 K；加入1.0%RE后,初生Si生長方式轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和AT2分別為80 K和200 K；加入1.5%RE后,初生Si生長方式轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和△T2分別為65 K和190 K。能譜分析結(jié)果表明,RE元素主要分布在晶界處。RE元素降低了Al-70%Si合金中初生Si生長方式轉(zhuǎn)變所需的2個臨界過冷度△T1和△T2,這是由于固/液界面前沿富集的RE元素抑制了初生Si生長。(3)添加P元素促進了初生Si的形核,降低了初生Si生長方式轉(zhuǎn)變所需的臨界過冷度。加入0.5%P后,初生Si生長方式轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和△乃分別為92 K和206 K；加入1.0%RE后,初生Si生長方式轉(zhuǎn)變的臨界過冷度△T1和△T2分別為56 K和179 K。
【關(guān)鍵詞】：電磁懸浮 高速攝影 深過冷 生長方式 臨界過冷度
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG292
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 固-液界面模型10-13
• 1.3 過冷熔體的凝固13-18
• 1.3.1 晶體的形核13-16
• 1.3.2 晶體的生長16-18
• 1.4 快速凝固技術(shù)18-22
• 1.4.1 動力學急冷快速凝固技術(shù)18-20
• 1.4.2 熱力學深過冷快速凝固技術(shù)20-22
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容、目的及意義22-23
• 2 實驗方法及過程23-31
• 2.1 實驗設備及儀器23-26
• 2.1.1 高真空單輥旋淬及懸浮熔煉聯(lián)合設備23-24
• 2.1.2 高速攝影儀24
• 2.1.3 紅外測溫儀24-25
• 2.1.4 CO_2激光器25-26
• 2.2 實驗原理26-28
• 2.2.1 電磁懸浮熔煉26-27
• 2.2.2 深過冷處理27-28
• 2.3 實驗材料28
• 2.4 實驗方法28-29
• 2.5 過冷Al-70%Si合金過冷度的測量29-31
• 3 過冷度對Al-70%Si合金凝固特性的影響31-43
• 3.1 過冷Al-70%Si合金凝固過程的表面形貌32-34
• 3.2 過冷Al-70%Si合金凝固后的表面形貌34-36
• 3.3 初生Si生長形貌發(fā)生改變的原因36-40
• 3.4 Al-70%Si合金中初生硅生長方式發(fā)生轉(zhuǎn)變臨界過冷度的計算40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 RE對Al-70%Si合金凝固特性的影響43-55
• 4.1 Al-70%Si-0.5%RE合金凝固過程與凝固后的微觀組織研究43-46
• 4.2 Al-70%Si-1.0%RE合金凝固過程與凝固后的微觀組織研究46-48
• 4.3 Al-70%Si-1.5%RE合金凝固過程與凝固后的微觀組織研究48-50
• 4.4 RE對Al-70%Si合金生長方式轉(zhuǎn)變臨界過冷度的影響50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 5 P對Al-70%Si合金凝固特性的影響55-63
• 5.1 Al-70%Si-0.5%P合金凝固過程和凝固后的微觀組織研究55-58
• 5.2 Al-70Si%-1.0%P合金凝固過程和凝固后的微觀組織研究58-60
• 5.3 P對初生Si形核和生長的影響60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論63-65
• 參考文獻65-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文71-72
• 致謝72-74

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：738577