Cu-Zr-Al非晶合金板材水平连铸工艺研究

发布时间：2017-11-11 00:22

本文关键词：Cu-Zr-Al非晶合金板材水平连铸工艺研究

【摘要】：非晶合金是指熔融状态下的金属通过快速冷却得到的具有短程有序、长程无序结构的固体金属,是应用现代快速凝固技术制备的兼具一般晶态及玻璃特性的新型合金材料。非晶合金具有良好的压缩强度、硬度、耐蚀耐磨性、一定温度下的超塑性及良好的软磁性能等。非晶合金在医用、精密零件、航空航天、军事等诸多领域都具有良好的应用前景,但目前大块非晶合金的制备条件过于苛刻且制备效率较低,因此研究低成本、高效率的制备技术具有重要的科研价值和工程意义。本文设计了非晶合金板材真空水平连铸装置并探索最佳的水平连铸工艺。应用DSC, DTA,金相显微镜、万能实验机、维氏硬度计、扫描电镜、X射线衍射仪等实验设备对合金板材的热物性参数、显微组织、力学性能进行分析。论文主要研究结论如下：本文首选设计并不断改进真空水平连铸的装置,主要工作是设计改进水冷铜模、石墨流道、保温坩埚,使金属获得最大的冷却能力。之后本文对合金的熔炼工艺进行研究。采用熔炼坩埚直接熔炼纯金属的工艺取代熔炼母合金的熔炼工艺以提高效率,并研究加热功率及保温时间对合金烧损率、合金成分均匀度的影响。最终确定采用逐步提高熔炼工艺的加热方式,并在1300℃保温10min为最佳的熔炼工艺。其次本文选取Cu40Zr50Al10、Cu47Zr45Al8和Cu50Zr42Al8三种非晶合金成分进行非晶形成能力的研究。通过铜模喷铸法、甩带法制备完全非晶组织棒材、带材,然后应用DTA及DSC分析三种非晶合金的基本热物性参数。研究发现三种非晶合金成分都有较好的非晶形成能力,其中Cu40OZr50Al10非晶形成能力较好,而Cu50Zr42Al8非晶形成能力相对较弱。连铸工艺的制定是本文的重点,主要分析连铸速率、拉停工艺、引锭位置、冷却水流量、浇注温度、拉坯温度、压差对板材表面质量及显微组织的影响。当连铸温度为1050℃、压差0.5atm、水流量14L/min、连铸速率为1mm/s、拉停工艺为进4s停4s时可制备出表面质量良好、尺寸达到6mmx50mmx300mm的合金板材。最后利用多种实验检测手段综合分析Cu40Zr50Al10、Cu47Zr45Al8两种合金板材的显微组织及力学性能。研究发现在相同的实验条件下两种板材的显微组织都是非晶／晶体复合组织,且都具有良好的压缩强度及维氏硬度,但Cu40Zr50Al10合金板材的显微组织及力学性能皆优于Cu47Zr45Al8合金板材。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8;TG249.7

【参考文献】

中国期刊全文数据库前5条

1 杨洪硕;周秉文;张兴国;刘恒乐;蔡勇;张国辉;;球墨铸铁曲轴部分奥氏体化工艺[J];钢铁研究学报;2016年04期

2 M.ABBASI;R.GHOLAMIPOUR;F.SHAHRI;;含Nb的Cu-Zr-Al基大块金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年07期

3 张涛;张兴国;张环月;贾非;张伟;井上明久;马月娇;;连续铸造法制备大块非晶合金[J];稀有金属材料与工程;2012年12期

4 许宏伟;杜宇雷;邓昱;;Y元素添加对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年04期

5 王清,王英敏,羌建兵,张新房,王德和,董闯;Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的成分设计[J];金属学报;2004年11期

中国博士学位论文全文数据库前1条

1 曹庆平;Cu基块体非晶合金的玻璃形成能力、晶化机制及变形诱发的结构和力学性能变化[D];上海交通大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库前2条

1 唐任宏;块体金属玻璃的连续成型及其超塑性变形行为研究[D];大连理工大学;2015年

2 宫雪娜;铜管水平连铸过程的数值模拟研究[D];大连理工大学;2005年