CuTi/CuSn/NiSn二元合金过冷及凝固研究

论文摘要

本文利用真空氩弧熔炼炉制备出Cu82Ti18、Ni20Sn80、Cu95Sn5合金锭,采用熔融玻璃循环过热法对合金Cu82Ti18、Ni20Sn80、Cu95Sn5以及大体积合金Cu95Sn5进行反复熔融净化,改变样品体积、保温时间、过热温度、循环次数等实验参数研究对其过冷度的影响。通过X-ray衍射仪、金相显微镜、维氏显微硬度计等仪器研究了经助熔剂净化后合金的结构、凝固组织和显微硬度变化。X-ray衍射分析表明,合金的衍射峰强度随循环次数的增加而降低,且同样净化条件下小体积合金的衍射峰强度要比大体积合金的衍射峰强度要低,表明大体积合金难以利用玻璃净化法获得非晶态。元素Ti在高温下与助熔剂B2O3进行反应,因此不宜用B2O3对Cu-Ti合金进行净化处理;经过助熔剂净化后,小体积合金Ni20Sn80的凝固组织成分均匀,晶粒明显细化;小体积合金Cu95Sn5的过冷度随循环次数的增加有变大的趋势,其凝固组织由树枝晶变为等轴晶,且晶粒细化,其显微硬度随循环次数的增加而降低;大体积合金Cu95Sn5的过冷度随循环次数的增加有变大的趋势,由于其内外冷却速率的差异,样品的凝固组织分布不均匀,其内部区域的显微硬度随冷却速率的增加而降低,而样品表面发生硬化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 大体积液态金属的深过冷
• 1.1.2 过冷及过冷度的概念
• 1.2 金属深过冷的原理和方法
• 1.2.1 深过冷的热力学驱动力
• 1.2.2 深过冷的动力学原理
• 1.2.3 获得深过冷的方法
• 1.2.4 循环过热与熔融玻璃复合净化获得深过冷的机制
• 1.3 过冷熔体的凝固组织特征
• 1.3.1 再辉的概念与类型
• 1.3.2 液态金属或合金的“超冷状态”
• 1.3.3 热力学深过冷熔体的凝固特征
• 1.3.4 晶粒细化的物理机制
• 1.4 本论文选题意义及研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 实验设备和方法
• 2.1 合金的电弧炉熔炼
• 2.1.1 原料的准备
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 合金的熔炼过程
• 2.1.4 后续处理
• 2.2 合金的助熔剂实验
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 实验过程
• 2.3 金相显微分析
• 2.4 X 射线衍射分析
• 2.4.1 实验设备
• 2.4.2 实验过程及注意事项
• 2.5 数显显微硬度计
• 2.6 其它实验设备
• 2.7 本章小结
• 第3章 实验结果及分析
• 3.1 选取助熔剂的原则
• 3.1.1 实验机理
• 3.1.2 选取助熔剂的原则
• 3.2 CuTi 合金经助熔剂净化分析
• 3.3 NiSn 合金的助熔剂实验
• 3.3.1 实验过程
• 3.3.2 抑制NiSn 合金获得深过冷的因素
• 3.3.3 NiSn 合金X-ray 衍射分析
• 3.3.4 NiSn 合金的金相显微分析
• 3.4 小体积CuSn 合金的助熔剂实验
• 3.4.1 实验过程
• 3.4.2 X-ray 衍射分析
• 3.4.3 金相显微分析
• 3.4.4 显微硬度分析
• 3.5 大体积CuSn 合金的助熔剂实验
• 3.5.1 实验过程
• 3.5.2 冷却速率计算
• 3.5.3 X-ray 衍射分析
• 3.5.4 金相显微分析
• 3.5.5 显微硬度分析
• 3.5.6 讨论
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介