富Al端Al-Mn合金的熔体结构及其凝固过程的研究

论文摘要

准晶材料的优越性能使得对具有准晶形成能力的材料的研究越来越多,而首次发现准晶的Al-Mn合金则成为了材料研究的重点。Al-Mn合金的液态结构及其凝固过程的研究对于Al-Mn合金的应用和发展具有重要的意义。本文利用高温X射线衍射仪,辅助以DSC和RMC计算机模拟等手段研究了富Al端Al-Mn合金的液态结构及其凝固过程。在富Al端Al-Mn合金的凝固过程中,Al-Mn10、Al-Mn14和Al-Mn20三种合金的包晶反应都受到一定程度的抑制。富Al端Al-Mn合金在以20℃/min的冷却速度凝固时,包晶反应温度均低于平衡凝固时的反应温度,在第一个包晶反应出现大约50℃的过冷度,在第二个包晶反应出现大约30℃的过冷度。DSC降温曲线还表明富Al端Al-Mn合金的共晶反应温度与平衡凝固时基本相同。作者利用液态X射线衍射仪对富Al端Al-Mn合金的液态结构进行分析时,发现在液态下,平均最近邻距离随着温度的升高而有所减少,表明原子团簇的微观热收缩现象在富Al端Al-Mn合金中也是存在的。Al-Mn10、Al-Mn14和Al-Mn20三种合金的结构因子的第二峰均随着温度的降低,有一定程度的劈裂。且第二峰劈裂为的两个小峰的位置与第一峰的位置的比值分别为1.7和2.0,表明局域二十面体结构在富Al端Al-Mn合金中占据主导地位,而RMC计算机模拟结果表明在液态Al-Mn20合金中,Mn原子周围的五次对称占主导地位。X射线衍射试验结果表明富Al端Al-Mn合金在冷却速度为20℃/min试验条件下形成了具有五次对称结构的二十面体相,结合合金凝固过程的结构变化分析结果,这些特征都表明液态结构和固态结构之间存在着相关性,在凝固过程中合金的局域结构从液态保留到固态。利用RMC计算机模拟对液态Al-Mn20合金所做的结构模型表明:在液态Al-Mn20合金中,结构特征表明Mn原子周围的五次对称占主导地位。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 本文的创新点及主要贡献
• 第一章 绪论
• 1.1 金属熔体结构
• 1.2 Al-Mn合金的研究现状
• 1.2.1 Al-Mn合金的早期研究
• 1.2.2 Al-Mn合金的近期研究
• 1.3 本文研究目的及内容
• 1.3.1 本文研究的目标
• 1.3.2 本文研究的内容
• 第二章 试验方法及设备
• 2.1 引言
• 2.2 液态X射线衍射分析法
• 2.2.1 X射线衍射仪结构与特性
• 2.2.2 样品制备及试验过程简介
• 2.2.3 液态X射线衍射试验数据的处理
• 2.2.4 描述液态结构的主要参数
• 2.3 固态X射线衍射分析
• 2.4 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.5 选区电子衍射（SAED）分析
• 2.6 RMC计算机模拟研究
• 2.7 本章小结
• 第三章 富Al端Al-Mn合金凝固过程中结构变化
• 3.1 富Al端Al-Mn合金凝固过程中结构变化
• 10合金凝固过程中结构变化'>3.1.1 Al-Mn₁₀合金凝固过程中结构变化
• 14合金凝固过程中结构变化'>3.1.2 Al-Mn₁₄合金凝固过程中结构变化
• 20合金凝固过程中结构变化'>3.1.3 Al-Mn₂₀合金凝固过程中结构变化
• 3.2 富Al端Al-Mn合金DSC曲线研究
• 10合金的DSC曲线研究'>3.2.1 Al-Mn₁₀合金的DSC曲线研究
• 14合金的DSC曲线研究'>3.2.2 Al-Mn₁₄合金的DSC曲线研究
• 20合金的DSC曲线研究'>3.2.3 Al-Mn₂₀合金的DSC曲线研究
• 3.2.4 DSC曲线研究总结
• 3.3 本章小结
• 第四章 富Al端Al-Mn合金的熔体结构研究
• 4.1 引言
• 4.2 富Al端Al-Mn合金的熔体结构及其凝固过程
• 10合金的熔体结构及其凝固过程'>4.2.1 Al-Mn₁₀合金的熔体结构及其凝固过程
• 14合金的熔体结构及其凝固过程'>4.2.2 Al-Mn₁₄合金的熔体结构及其凝固过程
• 20合金的熔体结构及其凝固过程'>4.2.3 Al-Mn₂₀合金的熔体结构及其凝固过程
• 20合金的计算机模拟'>4.3 Al-Mn₂₀合金的计算机模拟
• 4.3.1 RMC计算机模拟的结果和分析
• 4.3.2 RMC计算机模拟结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 学位论文评阅及答辩情况表