Ni-P非晶合金晶化及无容器凝固研究

论文摘要

本论文采用传统的电沉积法制备 Ni81P19非晶合金,利用铜模吸铸、落管无容器凝固、助熔剂反复熔炼等实验手段对 Ni-P 合金进行处理,并通过视差扫描量热（DSC）、X 射线衍射、金相显电镜、扫描电镜等材料分析手段对非晶的晶化以及无容器处理后试样的组织进行了研究。 DSC 分析获得 Ni-P 非晶合金的玻璃转变温度 Tg,结晶开始温度 Tx,结晶放热峰温度 Tp1 和 Tp2,利用 Kissinger 方程得到其玻璃转变激活能 Eg =374.8 KJ/mol,晶化激活能 Ep1=148.9 KJ/mol 和 Ep2=274.9 KJ/mol,分析表明 Ni-P 非晶合金非晶容易晶化。 利用铜模吸铸方法制备出了 Ni81P19共晶合金,晶化产物为 Ni-P 固溶体和 Ni3P 金属间化合物。 助熔剂反复熔炼后,凝固组织中出现异常共晶团,利用单相枝晶状共晶的熔断模型,解释了过冷熔体异常共晶团的形成原因。 通过落管实验得到了直径 0.12.0 mm 的凝固样品小球,其凝固组织由不规则的粒状共晶团和规则的棒状共晶组成。样品下落过程中的冷却速率严重影响其共晶组织。随小球直径减小,共晶组织细化;小球边缘处组织较心部细化。这都是由于冷速不同所引起的。计算分析表明:在 Ni81P19合金落管无容器凝固过程中,5000 Pa 氦气和适当氩气的混合气体利于得到高冷速、大尺寸的合金小球。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 Ni-P 合金性能及研究概况
• 1.2 经典形核理论
• 1.2.1 结晶的基本规律
• 1.2.2 形核驱动力
• 1.2.3 晶核的形成
• 1.3 液态金属的深过冷与快速凝固
• 1.3.1 深过冷的特点
• 1.3.2 获得深过冷的方法
• 1.4 本论文研究内容
• 第2章 Ni-P 非晶合金的制备与晶化研究
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.3 实验结果与数据分析
• 2.3.1 DSC 实验结果分析
• 2.3.2 预退火后的Ni-P 非晶合金的晶化
• 2.4 本章小结
• 第3章 Ni-P 合金的熔炼及吸铸
• 3.1 实验设备
• 3.2 实验过程
• 3.3 试验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 助熔剂处理实验
• 4.1 实验设备及原料准备
• 4.2 实验过程
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 过冷Ni-P 共晶合金的凝固组织演化
• 4.3.2 粒状共晶团的形核和生长模型
• 4.3.3 XRD 分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 落管实验
• 5.1 落管系统
• 5.2 实验过程
• 5.2.1 落管实验
• 5.2.2 显微组织分析
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 小球凝固形貌分析
• 5.3.2 液滴的冷却速率
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介