合金中高熔化熵相形态的变化规律研究
发布时间：2020-12-17 13:15
合金液-固相变过程中的高熔化熵相多呈棱角状或针片状,这种形貌常给材料的力学性能带来不利的影响。通过改变相变条件可改变高熔化熵相的生长方式及其形貌,从而提高合金的力学性能。生长方式的改变可归结为Jackson因子α或生长因子的改变。然而,目前对于固-固相变的转变熵及其生长因子的研究较少,这使得固态相变中,通过调控高熔化熵相的形态来改善合金力学性能进展缓慢。本文以Al-24.2%Si、Mg-5%Si、Al-20%Mg及Ni-3.3%B合金为研究对象,通过XRD和SEM技术分析了初生Si、初生Mg2Si、A13Mg2及Ni3B相的组织形貌,采用Image-Pro Plus软件分析了不同相变条件下高熔化熵相的形态及尺寸变化规律,利用显微维氏硬度测试仪研究了相变条件对合金硬度的影响。借助理论公式计算了凝固过程与固态相变过程中各高熔化熵相的α值,并对高熔化熵相的形貌与Jackson因子α或生长因子之间的关系进行了定量分析。得到以下结论:（1）发现了过共晶Al-Si合金中高熔化熵Si相的形貌及尺寸随热处理条件变化的实验规律。在试验温度下长时间保温,初生Si都会粗化,表现为R值（初生Si的等效直径）增...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｂｉ以不同过冷度凝固后的组织［１７］??
金中高熔化熵??第二相的形态及其生长特性意义重大。本课题的选材标准为：合金中第二相为熔化熵高??（Ｊａｃｋｓｏｎ因子ａ大于２）的金属间化合物（Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ３Ｍｇ２及Ｎｉ３Ｂ）相。其中Ｍｇ２Ｓｉ、??Ａｌ３Ｍｇ２ｆｔ分别通过熔炼Ｍｇ－５％Ｓｉ、Ａｌ－２０％Ｍｇ合金获得；Ｎｉ３Ｂ相通过结合熔融玻璃净化??法与高频感应熔炼法获得，其母合金成分为Ｎｉ－３．３％Ｂ。??为了在合金中获得较多的Ｍｇ２Ｓｉ，更好地观测其形态随固－固相变（固溶处理）条件??的变化，Ｍｇ－Ｓｉ系合金选用过共晶成分。图２．１为Ｍｇ－Ｓｉ合金二元相图，该相图的左右??两侧可分别视为独立的Ｍｇ－Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ－Ｓｉ共晶相图。Ｓｉ在Ｍｇ中溶解度很低，Ｒａｙｎｏｒ［８７］??基于Ｍｇ的点阵变换，预测在８７８?Ｋ时，Ｓｉ在Ｍｇ中的溶解度仅为０．００３ａｔ％，这对Ｍｇ－Ｓｉ??合金的熔炼过程非常不利。通过熔体化学反应Ｍｇ＋Ｓｉ—Ｍ＆Ｓｉ可实现Ｓｉ在Ｍｇ中的溶解，??但由于Ｍｇ在高温下极为活泼，且随Ｓｉ含量增加，合金熔点大大提高，本论文选用Ｓｉ??含量不太高的过共晶合金Ｍｇ－５％Ｓｉ作为实验研究对象。??Ａｔｏｍｉｃ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｓｉｌｉｃｏｎ??〇?ｔｏ?２０?３０??４？?３０?ｗ?ｎ?？〇?？〇?ｒｏｏ??ｉ?ｚ??ｉ？？ｊ??，丨?Ｌ??Ｎ一??Ｅ?Ｉ?／?５７??￥?Ｈ?／??－ｆｃ／?ｉ????（Ｓｉ）－??ｑ?＊〇２〇；？？０?５０Ｓ〇７Ｃ＊＞?的??？ｙｇ?Ｗｅｔｆｉｈｔ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｓｉｌｉｃｏｎ?Ｓｉ??图２．１河§－３丨二元相图［８８］??图２．２为Ａｌ－Ｍｇ二元相图，Ｍｇ含量介
，。工尺下，??取多次测量的平均值作为试样的硬度值。显微维氏硬度计算公式为：??＝０．１０２ｘ２ｓｉｎ?１３６°?？?０．１８９１＾２?（２．３）??式中，从为显微硬度值（ｋｇｆ／ｍｍ２）；?Ｆ为所加载荷大小（Ｎ）；?ｄ为压痕对角线的平均长度??（ｍｍ）〇??对于硬度较小的Ｍｇ－５％Ｓｉ合金、Ａｌ－２４．２％Ｓｉ合金、Ａｌ－２０％Ｍｇ合金等，为防止压碎??组织，测量硬度时载荷设定为５０?ｇｆ，力的加载时间设为１０?ｓ，而对于硬度较大Ｎｉ－３．３％Ｂ??合金，测量硬度时载荷设定为１００?ｇｆ，力的加载时间设为１５?ｓ。图２．３为测量Ｎｉ－３．３％Ｂ??合金硬度时所打下的压痕。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]过饱和Al-20%Si合金Si相的析出粗化动力学[J]. 胡钟鹏,江峻,廖福锦,王连登,朱定一. 材料研究学报. 2018(10)
[2]熔体-结晶相固-液界面能的研究进展[J]. 坚增运,徐涛,许军锋,朱满,常芳娥. 金属学报. 2018(05)
[3]固溶处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织的影响[J]. 于珂璐,李元东,周宏伟,陈天赐,孙延蓝,马颖. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[4]不同冷速下Mg2Si生长方式的转变及转换点计算[J]. 秦庆东,李伟,赵宇光. 特种铸造及有色合金. 2015(11)
[5]固溶处理对Al-25%Si合金组织及性能的影响[J]. 武涛,范德增. 金属热处理. 2015(05)
[6]Al-20Mg合金高压凝固力学性能研究[J]. 接金川,邹鹑鸣,王宏伟,魏尊杰. 金属学报. 2014(08)
[7]固溶处理对Sr变质镁合金中共晶Mg2Si的影响[J]. 任磊,郭学锋,崔红保. 铸造. 2014(07)
[8]RE对过共晶Al-80%Si合金凝固特性的影响[J]. 文强,坚增运,朱满,常芳娥,党博. 金属学报. 2014(05)
[9]固溶温度对6061铝合金组织和性能的影响[J]. 李慎兰,黄志其,蒋福利,陈维平,刘志铭,戚文军. 材料热处理学报. 2013(05)
[10]深过冷Ni-30%Sn合金凝固组织演化及反常共晶的形成机制[J]. 郭雄,林鑫,汪志太,曹永青,彭东剑,黄卫东. 金属学报. 2013(04)
博士论文
[1]Al-Zn-Sn系阳极材料的组织与性能研究[D]. 贺俊光.兰州理工大学 2011
[2]镁合金中α-Mg、Mg2Si相的异质形核机制与相关中间合金研究[D]. 潘义川.山东大学 2006
硕士论文
[1]深过冷Fe-Ni合金的凝固组织与磁性能[D]. 柏广海.西安理工大学 2007
本文编号：2922104
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｂｉ以不同过冷度凝固后的组织［１７］??
金中高熔化熵??第二相的形态及其生长特性意义重大。本课题的选材标准为：合金中第二相为熔化熵高??（Ｊａｃｋｓｏｎ因子ａ大于２）的金属间化合物（Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ３Ｍｇ２及Ｎｉ３Ｂ）相。其中Ｍｇ２Ｓｉ、??Ａｌ３Ｍｇ２ｆｔ分别通过熔炼Ｍｇ－５％Ｓｉ、Ａｌ－２０％Ｍｇ合金获得；Ｎｉ３Ｂ相通过结合熔融玻璃净化??法与高频感应熔炼法获得，其母合金成分为Ｎｉ－３．３％Ｂ。??为了在合金中获得较多的Ｍｇ２Ｓｉ，更好地观测其形态随固－固相变（固溶处理）条件??的变化，Ｍｇ－Ｓｉ系合金选用过共晶成分。图２．１为Ｍｇ－Ｓｉ合金二元相图，该相图的左右??两侧可分别视为独立的Ｍｇ－Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ－Ｓｉ共晶相图。Ｓｉ在Ｍｇ中溶解度很低，Ｒａｙｎｏｒ［８７］??基于Ｍｇ的点阵变换，预测在８７８?Ｋ时，Ｓｉ在Ｍｇ中的溶解度仅为０．００３ａｔ％，这对Ｍｇ－Ｓｉ??合金的熔炼过程非常不利。通过熔体化学反应Ｍｇ＋Ｓｉ—Ｍ＆Ｓｉ可实现Ｓｉ在Ｍｇ中的溶解，??但由于Ｍｇ在高温下极为活泼，且随Ｓｉ含量增加，合金熔点大大提高，本论文选用Ｓｉ??含量不太高的过共晶合金Ｍｇ－５％Ｓｉ作为实验研究对象。??Ａｔｏｍｉｃ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｓｉｌｉｃｏｎ??〇?ｔｏ?２０?３０??４？?３０?ｗ?ｎ?？〇?？〇?ｒｏｏ??ｉ?ｚ??ｉ？？ｊ??，丨?Ｌ??Ｎ一??Ｅ?Ｉ?／?５７??￥?Ｈ?／??－ｆｃ／?ｉ????（Ｓｉ）－??ｑ?＊〇２〇；？？０?５０Ｓ〇７Ｃ＊＞?的??？ｙｇ?Ｗｅｔｆｉｈｔ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｓｉｌｉｃｏｎ?Ｓｉ??图２．１河§－３丨二元相图［８８］??图２．２为Ａｌ－Ｍｇ二元相图，Ｍｇ含量介
，。工尺下，??取多次测量的平均值作为试样的硬度值。显微维氏硬度计算公式为：??＝０．１０２ｘ２ｓｉｎ?１３６°?？?０．１８９１＾２?（２．３）??式中，从为显微硬度值（ｋｇｆ／ｍｍ２）；?Ｆ为所加载荷大小（Ｎ）；?ｄ为压痕对角线的平均长度??（ｍｍ）〇??对于硬度较小的Ｍｇ－５％Ｓｉ合金、Ａｌ－２４．２％Ｓｉ合金、Ａｌ－２０％Ｍｇ合金等，为防止压碎??组织，测量硬度时载荷设定为５０?ｇｆ，力的加载时间设为１０?ｓ，而对于硬度较大Ｎｉ－３．３％Ｂ??合金，测量硬度时载荷设定为１００?ｇｆ，力的加载时间设为１５?ｓ。图２．３为测量Ｎｉ－３．３％Ｂ??合金硬度时所打下的压痕。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]过饱和Al-20%Si合金Si相的析出粗化动力学[J]. 胡钟鹏,江峻,廖福锦,王连登,朱定一. 材料研究学报. 2018(10)
[2]熔体-结晶相固-液界面能的研究进展[J]. 坚增运,徐涛,许军锋,朱满,常芳娥. 金属学报. 2018(05)
[3]固溶处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织的影响[J]. 于珂璐,李元东,周宏伟,陈天赐,孙延蓝,马颖. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[4]不同冷速下Mg2Si生长方式的转变及转换点计算[J]. 秦庆东,李伟,赵宇光. 特种铸造及有色合金. 2015(11)
[5]固溶处理对Al-25%Si合金组织及性能的影响[J]. 武涛,范德增. 金属热处理. 2015(05)
[6]Al-20Mg合金高压凝固力学性能研究[J]. 接金川,邹鹑鸣,王宏伟,魏尊杰. 金属学报. 2014(08)
[7]固溶处理对Sr变质镁合金中共晶Mg2Si的影响[J]. 任磊,郭学锋,崔红保. 铸造. 2014(07)
[8]RE对过共晶Al-80%Si合金凝固特性的影响[J]. 文强,坚增运,朱满,常芳娥,党博. 金属学报. 2014(05)
[9]固溶温度对6061铝合金组织和性能的影响[J]. 李慎兰,黄志其,蒋福利,陈维平,刘志铭,戚文军. 材料热处理学报. 2013(05)
[10]深过冷Ni-30%Sn合金凝固组织演化及反常共晶的形成机制[J]. 郭雄,林鑫,汪志太,曹永青,彭东剑,黄卫东. 金属学报. 2013(04)
博士论文
[1]Al-Zn-Sn系阳极材料的组织与性能研究[D]. 贺俊光.兰州理工大学 2011
[2]镁合金中α-Mg、Mg2Si相的异质形核机制与相关中间合金研究[D]. 潘义川.山东大学 2006
硕士论文
[1]深过冷Fe-Ni合金的凝固组织与磁性能[D]. 柏广海.西安理工大学 2007
本文编号：2922104
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