强磁场对Al-Si合金组织性能的影响

论文摘要

材料的发展对国民经济和科技的飞速发展起到了至关重要的作用,随着科技的不断进步,对材料的各项要求也越来越高。在材料科学领域,开发新技术、采用新工艺是提高材料性能和开发新材料的重要途径。 Al-Si合金具有许多优异的物理特性和化学特性,是工程应用中一种十分重要的金属材料。但是Al-Si合金具有初晶硅分布不均、难细化,所以按常规方法难以获得均匀的组织。 近些年来,超导强磁场的迅速发展和应用,使磁场的应用范围从传统的以铁磁性材料为主扩大到整个材料领域,成为材料制备过程中的一种重要手段。其特殊的磁场条件对组织细化和改善颗粒分布有明显作用,本文正是利用强磁场的这一特性来研究其对Al-Si合金凝固行为的影响。 本论文介绍了强磁场的发展概况,阐述了强磁场在材料科学方面的一些应用以及对材料性能的影响。初步探讨了强磁场作用下合金组织细化、Al晶粒取向、初晶硅重新分布的各种现象的原因。 研究结果表明: 1.外加强磁场提高了Si和Al-Si的自由能,相对降低了Si形核势垒和临界晶核半径,促进了初晶硅和共晶Al-Si组织细化。 2。强磁场作用下,共晶Al-Si组织由无磁场处理时的长条状,变为短棍、点状、细条状的混合组织。 3.在磁场力的作用下,Bz·dBz/dz为正值时,该区域内Si克服重力向上部聚集;反之,该区域内Si都集中在下部。 4.为使Si原子的自由能达到最低的自由能,在磁场洛伦兹力作用下,Si原子向试样的边缘部位偏聚。 5.因为磁场提供的强大能量,所以顺磁性的Al晶粒采取择优取向。此处AL晶粒是以（111）面为生长方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 物质的基本磁性特点
• 1.2.1 顺磁性
• 1.2.2 抗磁性
• 1.2.3 磁化率
• 1.2.4 磁场力
• 1.2.5 磁各向异性
• 1.3 强磁场在材料科学中的运用
• 1.3.1 引言
• 1.3.2 强磁场取向研究
• 1.4 固态相变中强磁场的影响
• 1.5 强磁场控制流体流动的研究
• 1.5.1 引言
• 1.5.2 强磁场抑制流体流动作用
• 1.5.3 强磁场抑制导电流体流动对溶质分布的影响
• 1.5.4 强磁场控制流体流动对传热的影响
• 1.6 强磁场对金属凝固点的影响
• 1.7 过共晶铝硅概况
• 1.7.1 过共晶铝硅合金的组织和力学性能
• 1.8 本文研究目的与主要内容
• 2 实验研究过程
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器设备结构
• 2.2.1 磁场装置
• 2.2.2 强磁场内部强度梯度分布
• 2.2.3 加热炉
• 2.2.4 其他辅助设备
• 2.3 试样制备
• 2.4 实验过程
• 2.5 实验分析手段
• 2.5.1 金相分析
• 2.5.2 X射线衍射仪对物质的相分析
• 2.5.3 扫描电子显微镜
• 3. 实验结果及分析
• 3.1 引言
• 3.2 不同实验条件下试样晶相组织比较
• 3.2.1 600℃下施加磁场与否对试样的影响
• 3.2.2 650℃下施加磁场与否对试样的影响
• 3.3 实验结果分析
• 3.3.1 晶粒组织细化的研究分析
• 3.3.2 初生硅排布发生改变的分析
• 3.3.3 不同温度下磁场效果比较
• 3.3.4 小结
• 3.4 扫描电子观察微观形貌分析
• 3.5 凝固组织 XRD分析
• 3.5.1 引言
• 3.5.2 600℃下凝固的XRD衍射分析
• 3.5.3 650℃下凝固的XRD衍射分析
• 3.5.4 取向机制讨论
• 3.5.5 不同温度下取向情况比较
• 3.5.6 取向程度计算
• 4. 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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