本文關(guān)鍵詞：Cu-Co液相分離型合金熔體表征及凝固過程研究

  更多相關(guān)文章： 液相分離型合金 結(jié)構(gòu)及動力學(xué)表征 快速凝固 分子動力學(xué)模擬

【摘要】：液相分離型合金在通常冷卻條件下固態(tài)組織會由于重力作用而出現(xiàn)分層,使得其工業(yè)應(yīng)用受到限制。近年來隨著科技的發(fā)展,通過一些特殊方法可制備出完全不同于常規(guī)冷卻條件下的組織形貌,使得這類材料的應(yīng)用成為可能。對于液相分離型合金的熔體凝固過程和其微觀結(jié)構(gòu)特征的研究,有助于人們理解和制備出性能更好的合金材料。而實驗上很難直接在高溫下觀測到合金熔體的許多特征,因此計算機模擬在這方面研究中一直起著非常重要的作用。本文基于Zhou的EAM作用勢,采用分子動力學(xué)模擬的方法對Cu-Co合金熔體的結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)進行表征；采用分子動力學(xué)和實驗相結(jié)合方式,以Cu50Co50熔體為例,研究了快速凝固過程中液相分離過程及對凝固組織的影響；在此基礎(chǔ)上,為獲得相分離型非晶,通過添加Zr元素提高Cu-Co合金的非晶形成能力,得到如下結(jié)果：對不同成分的Cu-Co合金熔體特征進行研究。利用分子動力學(xué)模擬的方法計算了偶分布函數(shù)、Bhatia-Thornton結(jié)構(gòu)因子和混合焓等參數(shù)。偶分布函數(shù)的計算結(jié)果表明在Cu-Co、Cu-Cu、Co-Co三個偏偶分布函數(shù)中,同類原子對顯示出最高峰；不同成分的Cu-Co都為正的混合焓,且Scc(q)在q→0處呈明顯增加趨勢；而計算得到的間接擴散系數(shù)也呈中心對稱的拋物線趨勢。以上計算結(jié)果表明,Cu-Co合金熔體具有明顯的相分離趨勢。對Cu50Co50合金熔體的結(jié)構(gòu)特性和動力學(xué)性質(zhì)進行了系統(tǒng)模擬。計算得到的配位數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)表明Cu50Co50合金熔體中存在同種原子的聚集；通過原子軌跡圖發(fā)現(xiàn),隨著溫度的降低,熔體中同種原子聚集程度增大,最終形成明顯的富Cu和富Co區(qū)域。Cu50Co50均方位移的計算結(jié)果表明,該合金的非晶形成能力較差。通過對不同冷速下凝固的Cu50Co50合金的微觀組織研究表明：在冷卻速度較快冷卻條件下(采用單輥快淬法),熔體凝固時成分分布較均勻,無明顯液滴形成；隨著冷卻速度的降低(銅模濺射法),同種原子有充分時間聚集,在富Cu的基體上出現(xiàn)富Co的小液滴,并隨著冷速的進一步降低(銅模噴注),這些液滴逐漸長成枝晶結(jié)構(gòu)。對用單輥快淬法獲得不同成分的Cu-Co合金條帶的凝固過程進行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于不同成分的Cu-Co合金其液相分離開始時間不同,影響原子間擴散,導(dǎo)致異類原子在固溶體中的溶解度不同,從而抑制了二次相的析出的過程。隨后,在Cu-Co合金中引入Zr元素,從而改變了Cu-Co合金的非晶形成能力,但由于Cu、Co固溶在Zr中,抑制了Cu和Co之間的相分離作用,并沒有形成液相分離型非晶。
【關(guān)鍵詞】：液相分離型合金 結(jié)構(gòu)及動力學(xué)表征 快速凝固 分子動力學(xué)模擬
【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】：TG146.11
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 液相分離型合金定義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 液相分離型合金的應(yīng)用14-15
• 1.4 快速凝固技術(shù)15-20
• 1.4.1 急冷快速凝固15-17
• 1.4.2 深過冷條件下的快速凝固17-18
• 1.4.3 快速定向凝固18-20
• 1.5 本論文研究目的及意義20-21
• 1.6 本論文的主要內(nèi)容21-22
• 第二章 實驗方法22-32
• 2.1 技術(shù)路線22-23
• 2.2 分子動力學(xué)模擬23-27
• 2.2.1 分子動力學(xué)模擬的基本方法23
• 2.2.2 分子動力學(xué)模擬過程23-26
• 2.2.3 本文計算細節(jié)26-27
• 2.3 原子之間相互作用勢函數(shù)27-28
• 2.4 實驗材料、設(shè)備和方法28-32
• 2.4.1 實驗材料28
• 2.4.2 實驗設(shè)備28-30
• 2.4.3 分析測試方法30-31
• 2.4.4 實驗過程描述31-32
• 第三章 Cu-Co合金結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)、動力學(xué)表征32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 計算結(jié)果與討論32-41
• 3.2.1 密度32-33
• 3.2.2 混合焓33-35
• 3.2.3 偶相關(guān)函數(shù)35-36
• 3.2.4 B-T結(jié)構(gòu)因子36-39
• 3.2.5 相關(guān)長度39
• 3.2.6 擴散系數(shù)39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-44
• 第四章 Cu50C050凝固過程分子動力學(xué)模擬及實驗研究44-54
• 4.1 引言44-45
• 4.2 Cu50Co50熔體結(jié)構(gòu)及動力學(xué)表征45-49
• 4.2.1 過冷條件下的Cu50Co50原子軌跡45-46
• 4.2.2 配位數(shù)46-47
• 4.2.3 B-T結(jié)構(gòu)因子47-48
• 4.2.4 均方位移(MSD)48-49
• 4.3 不同冷速下Cu50Co50合金凝固組織的研究49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 快速凝固條件下Cu-Co合金及非晶合金的研究54-64
• 5.1 引言54-56
• 5.2 實驗結(jié)果與討論56-62
• 5.2.1 Cu-Co合金凝固過程研究56-58
• 5.2.2 Zr添加對Cu-Co合金凝固過程的影響58-62
• 5.3 本章小結(jié)62-64
• 第六章 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果73-75
• 發(fā)表的論文73-74
• 獲得的獎勵74-75
• 附件75

【共引文獻】

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本文編號：952447