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Cu-Cr合金的液相分解

2020-12-07阅读(919)

Cu-Cr合金的液相分解

论文摘要

本文采用单辊熔体快淬方法制备了Cr含量在2-30wt.%范围内的Cu-Cr合金带,并通过控制合金带的厚度,得到了不同冷却速度下凝固的Cu-Cr合金样品;使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪,系统地研究了化学成分、冷却方式和时效处理对Cu-Cr合金非正常凝固行为和微观组织的影响。在此基础上,在Cu-25wt.%Cr合金中添加了Ni和Ti合金化元素,研究了不同冷速下合金化对Cu-25wt.%Cr合金微观组织影响。通过热力学计算,分析了冷却方式和合金化对Cu-25wt.%Cr合金非正常凝固过程的影响机理。结果表明:在快速凝固时,一些Cr含量较高的Cu-Cr合金在其凝固过程中经历了液相分解过程。经历了液相分解的Cu-Cr合金微观组织中的初生Cr粒子尺寸较大。细化Cu-Cr合金微观组织的主要任务就是要减小初生Cr粒子的尺寸。与熔铸法、电弧重熔法、烧结熔渗法等制备方法相比,虽然CuCr合金在熔体快淬时会经历液相分解过程,但由于熔体快淬的高冷速使其微观组织依然得到了明显细化。在Cu-25wt.%Cr合金中添加合金化元素,都可不同程度地抑制Cu-25wt.%Cr合金在快速凝固时的液相分解行为,细化其微观组织中的液相分解Cr粒子。其中Ti的作用较好,可使熔体快淬Cu-25wt.%Cr合金微观组织中的液相分解Cr粒子细化到100nm以下,实现了Cr粒子的纳米化。不同成分的Cu-Cr基熔体快淬带中的液相分解Cr粒子在时效过程中没有明显长大。热力学分析表明,快速凝固为Cu-Cr熔体提供了足够大的过冷度,使其进入液相亚稳溶解度间隙区,发生液相分解。但进一步提高冷却速度可使液相分解发生在更低的温度,有效地增加富Cr液相的形核率,从而导致组织细化。合金化可以减小Cu-Cr熔体液相分解的驱动力,部分地抑制Cu-Cr合金的液相分解,微观组织得到进一步细化。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 综述
  • 1.1 Cu、Cr 元素的性质
  • 1.2 Cu-Cr 合金的性质
  • 1.3 Cu-Cr 合金的制造方法
  • 1.4 本论文研究的基本思路和意义
  • 第二章 实验方案
  • 2.1 总体实验方案
  • 2.1.1 配料
  • 2.1.2 电弧熔炼
  • 2.1.3 样品的制备
  • 2.1.4 样品的分析
  • 2.1.5 熔体快淬带的时效
  • 第三章 Cu-Cr 合金的微观组织
  • 3.1 电弧熔炼铸锭的微观组织
  • 3.1.1 含Cr2wt.%的电弧熔炼Cu-Cr 合金
  • 3.1.2 含Cr5wt.%的电弧熔炼Cu-Cr 合金
  • 3.1.3 含Cr15wt.%的电弧熔炼Cu-Cr 合金
  • 3.1.4 含Cr25wt.%的电弧熔炼Cu-Cr 合金
  • 3.1.5 含Cr35wt.%的电弧熔炼Cu-Cr 合金
  • 3.2 Cu-Cr 合金的液相分解
  • 3.2.1 含Cr2wt.%的快速凝固Cu-Cr 合金
  • 3.2.2 含Cr5wt.%的快速凝固Cu-Cr 合金
  • 3.2.3 含Cr25wt.%的快速凝固Cu-Cr 合金
  • 3.2.4 含Cr35wt.%的快速凝固Cu-Cr 合金
  • 3.2.5 Cu-Cr 合金液相分解的热力学分析
  • 3.3 熔体快淬Cu-Cr 合金
  • 3.3.1 熔体快淬Cu-Cr 合金的微观组织
  • 3.3.2 熔体快淬Cu-Cr 合金热处理后的微观组织
  • 3.3.3 Cu-Cr 合金X-ray 分析
  • 3.4 小结
  • 第四章 添加Ni 元素对Cu-Cr 合金液相分解微观组织的影响
  • 4.1 Cu-Ni 和Cr-Ni 二元合金相图
  • 4.2 Ni 元素对Cu-Cr 合金液相分解的影响
  • 4.2.1 含0.5 wt.%Ni 的Cu-Cr 合金
  • 4.2.2 含1.0 wt.%Ni 的Cu-Cr 合金
  • 4.2.3 含3.0 wt.%Ni 的Cu-Cr 合金
  • 4.2.4 Ni 对Cu-Cr 合金液相分解影响的热力学分析
  • 4.3 Ni 对熔体快淬Cu-Cr 合金微观组织的影响
  • 4.3.1 Ni 对熔体快淬Cu-Cr 合金热处理后微观组织的影响
  • 4.3.2 Cu-Cr-Ni 合金X-ray 分析
  • 4.4 小结
  • 第五章 添加Ti 元素对Cu-Cr 合金液相分解微观组织的影响
  • 5.1 Cu-Ti 和Cr-Ti 二元合金相图
  • 5.2 Ti 元素对Cu-Cr 合金液相分解的影响
  • 5.2.1 含0.5wt.% Ti 的Cu-25wt.% Cr 合金
  • 5.2.2 含1wt.% Ti 的Cu-25wt.% Cr 合金
  • 5.2.3 含3wt.% Ti 的Cu-25wt.% Cr 合金
  • 5.2.4 Ti 对Cu-Cr 合金液相分解影响的热力学分析
  • 5.3 Ti 对熔体快淬Cu-Cr 合金微观组织的影响
  • 5.3.1 Ti 对熔体快淬Cu-Cr 合金热处理后微观组织的影响
  • 5.3.2 Cu-Cr-Ti 合金X-ray 分析
  • 5.4 小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 硕士期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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