本文關鍵詞：金錫合金快速凝固與金鎳合金深過冷凝固行為研究

  更多相關文章： 吸鑄 噴鑄 深過冷 相競爭 晶粒細化

【摘要】：貴金屬Au-20Sn、 Au-9Ni合金是廣泛應用于電子電器工業(yè)、微電子信息工業(yè)以及航空航天精密電子制造等高技術產業(yè)的材料。Au-20Sn合金常規(guī)凝固組織常伴有粗大的ζ-Au5Sn初生枝晶導致其加工比較困難。Au-9Ni合金中存在復雜的相變行為。吸噴鑄技術和深過冷凝固技術作為先進的快速凝固技術,能夠擴大合金的固溶極限、細化晶粒、改變相成分及析出次序等,從而大幅度提高合金的性能。因此,通過吸噴鑄和深過冷快速凝固技術,合金能夠獲得與常規(guī)凝固組織有顯著不同的組織結構,是提高合金性能和拓寬合金應用前景行之有效的方法。 采用模冷吸噴鑄技術和玻璃熔體凈化+循環(huán)過熱相結合的深過冷技術分別對Au-20Sn合金和Au-9Ni合金進行了凝固實驗。利用紅外測溫儀對Au-9Ni合金在凝固過程中的溫度和時間進行了監(jiān)測。利用光學顯微鏡和SEM對凝固后Au-20Sn、 Au-9Ni合金試樣的凝固組織進行了分析。利用經(jīng)典形核理論、瞬態(tài)形核理論、枝晶生長理論對Au-20Sn合金初生相的演變機制進行了深入分析；利用經(jīng)典形核理論、枝晶生長理論、枝晶碎斷理論、枝晶熔斷理論對Au-9Ni合金的凝固組織形成機制進行了深入地分析。獲得了以下研究成果： (1)吸噴鑄先進凝固技術對Au-20Sn共晶合金初生相的形態(tài)影響表明：①隨著冷卻速率的增大,初生相的尺寸不斷減小,初生相的析出次序也發(fā)生了改變,即發(fā)生了相選擇。當冷卻速率在2.4x10-9.0x10~3K/min范圍內時,Au5Sn相為初生相析出；當冷卻速率達到6.0x10~4K/min時,AuSn相將成為初生相析出。②通過經(jīng)典形核理論、瞬態(tài)形核理論、枝晶生長理論的計算表明：當過冷度即冷卻速率較小時,Au5Sn相將作為初生相析出,當過冷度較大時即冷卻速率較大時,AuSn相將作為初生相優(yōu)先析出。 (2)玻璃熔體凈化+循環(huán)過熱相法對玻璃凈化劑組分對Au-9Ni合金熔體凈化效果的影響研究表明：①當使用B2O3作為凈化劑時,其凈化機制僅僅只有物理吸附,所能獲得過冷度較小且不穩(wěn)定；②當使用Na_2SiO_3+Na_2B_4O_7+B_2O_3作為凈化劑時,其凈化機制也只有物理吸附,所能獲得過冷度較小；③當使用Na-Si-Ca+B2O3玻璃作為凈化劑時,可以發(fā)揮物理吸附和化學凈化的綜合效應,能有效提高Au-9Ni合金熔體的過冷能力。 (3)通過顯微組織觀察、成分分析,并利用經(jīng)典形核理論、枝晶生長理論、枝晶碎斷理論、枝晶熔斷理論進行計算,結果表明：當過冷度小于20K時,枝晶沒有足夠的時問發(fā)生碎斷,枝晶形態(tài)穩(wěn)定,此時枝晶生長由溶質擴散控制導致枝晶生長速度較小,因此凝固組織為粗大樹枝晶；當過冷度在20K-70K時,枝晶有足夠的時間發(fā)生碎斷,枝晶形態(tài)不穩(wěn)定,而且枝晶發(fā)生重熔形成枝晶段,之后枝晶段通過再結晶形成第一類粒狀晶；當過冷度在70K-130K時,枝晶沒有足夠的時間發(fā)生碎斷,枝晶形態(tài)穩(wěn)定,此時熱擴散作用占主導地位,枝晶生長速率也較大,溶質截留效應顯著,從而形成深過冷樹枝晶,而且在該過冷度范圍內,隨著過冷度的增大,枝晶重熔作用減弱,使深過冷樹枝晶的形態(tài)發(fā)生了由顆粒狀樹枝晶到等軸樹枝晶再到定向樹枝晶的轉變。
【關鍵詞】：吸鑄 噴鑄 深過冷 相競爭 晶粒細化
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG290
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-31
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 快速凝固方法11-13
• 1.2.1 動力學激冷法11-12
• 1.2.2 熱力學深過冷法12-13
• 1.3 過冷熔體中的形核13-19
• 1.3.1 經(jīng)典形核理論13-17
• 1.3.2 瞬態(tài)形核理論17-19
• 1.4 深過冷熔體中的枝晶生長19-26
• 1.4.1 過冷合金熔體的晶體生長方式20-22
• 1.4.2 枝晶生長模型22-26
• 1.5 過冷熔體凝固組織細化的機制26-31
• 1.5.1 晶粒細化研究現(xiàn)狀26-29
• 1.5.2 晶粒細化機制29-31
• 第二章 研究目標、內容及實驗方法31-38
• 2.1 研究目標31
• 2.2 研究內容31-32
• 2.3 實驗材料32
• 2.3.1 合金材料32
• 2.3.2 玻璃凈化劑32
• 2.4 實驗設備及裝置32-35
• 2.4.1 單輥旋淬和電弧熔煉系統(tǒng)32-34
• 2.4.2 加熱電阻爐34
• 2.4.3 紅外測溫儀34-35
• 2.5 實驗方案35-36
• 2.5.1 吸鑄和噴鑄35-36
• 2.5.2 玻璃熔體凈化+循環(huán)過熱36
• 2.6 分析測試技術36-37
• 2.6.1 組織觀察36
• 2.6.2 成分分析36
• 2.6.3 相結構分析36-37
• 2.7 技術路線37-38
• 第三章 快速凝固Au-20Sn合金熔體的相選擇38-51
• 3.1 實驗方法38-39
• 3.2 實驗結果39-41
• 3.2.1 冷卻速率對過冷度的影響39-40
• 3.2.2 快速凝固條件下Au-20Sn合金熔體的初生相演化及相確定40-41
• 3.3 競爭形核的熱力學機制41-45
• 3.4 競爭形核的動力學機制45-47
• 3.5 競爭生長動力學機制47-49
• 3.6 小結49-51
• 第四章 玻璃組分對Au-9Ni合金熔體的過冷影響51-59
• 4.1 熔體玻璃凈化+循環(huán)過熱的實驗方法51
• 4.2 凈化劑玻璃組分的選擇51-57
• 4.2.1 B_2O_3玻璃的凈化效果52-54
• 4.2.2 Na_2SiO_3+Na_2B_4O_7+B_2O_3玻璃的凈化效果54-55
• 4.2.3 Na-Si-Ca+B_2O_3玻璃的凈化效果55-57
• 4.3 小結57-59
• 第五章 Au-9Ni合金的深過冷快速凝固59-77
• 5.1 凝固冷卻曲線分析59-61
• 5.2 不同過冷度下Au-9Ni合金的凝固組織研究61-64
• 5.3 晶體形核與快速生長64-71
• 5.3.1 形核分析64-69
• 5.3.2 枝晶生長行為分析69-71
• 5.4 毛細作用力引起的枝晶碎斷71-73
• 5.5 枝晶重熔73-75
• 5.6 綜合分析75
• 5.7 小結75-77
• 第六章 結論與展望77-80
• 6.1 論文主要結論77-78
• 6.2 論文創(chuàng)新點78-79
• 6.3 論文展望79-80
• 附錄80-81
• 參考文獻81-89
• 致謝89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李金富,楊根倉,呂衣禮,周堯和;深過冷Cu-30Ni合金單向凝固組織的力學性能[J];材料研究學報;1997年02期

2 張國志,辛啟斌,王向陽,賈光霖,于溪鳳,高允彥,郝兆印,郭學彬;高壓變熔點過冷大體積近快速凝固[J];東北大學學報;1998年05期

3 王成全,于艷,方園,李廷舉;亞快速凝固技術的研究進展[J];鋼鐵研究學報;2005年05期

4 郭學鋒,劉峰,楊根倉,邢建東;過冷Cu_(70)Ni_(30)熔體凝固組織的第一類粒狀晶[J];金屬學報;2000年04期

5 陳亮;羅興宏;;一種新的利用落管實驗分析微重力效應方法的探討[J];金屬學報;2007年07期

6 劉麗琴;張忠明;徐春杰;郭學鋒;;深過冷Cu-20%Pb亞偏晶合金凝固組織的細化機制[J];金屬學報;2007年11期

7 李金龍;談侃侃;張志紅;胡瓊;羅俊;李雙江;;AuSn合金在電子封裝中的應用及研究進展[J];微電子學;2012年04期

8 徐錦鋒,魏炳波;急冷快速凝固過程中液相流動與組織形成的相關規(guī)律[J];物理學報;2004年06期

9 ;Phase-selection and metastable phase formation in highly undercooled eutectic Ni_(78.6)Si_(21.4)alloys[J];Progress in Natural Science;2006年03期

10 ;Phase selection during solidification of undercooled Ni_(70.2)Si_(29.8) eutectic alloy[J];Progress in Natural Science;2009年11期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 董中奇;鑭鐵基室溫磁致冷材料凝固行為的研究[D];東北大學;2009年

，

本文編號：877938