高压凝固Al-Ni合金强各向异性金属间化合物生长机制与热物性

发布时间：2021-05-15 06:10

　　本文以二元Al-Ni合金为对象研究了压力、过热以及Ni质量分数对凝固组织和相组成的影响规律。对于在相图上为一垂直线的金属间化合物Al₃Ni,建立了相对应的成分过冷判据和推导了相适应的枝晶尖端半径和界面稳定性生长方程。并结合压力的作用对各成分Al-Ni合金的相选择以及枝晶与共晶竞争生长行为进行了计算。最后通过对Al-Ni合金低温比热曲线的分析,揭示了高压影响合金比热容、德拜温度、势能以及线热膨胀系数的机制。对金属间化合物Al₃Ni的溶质分凝特性研究结果表明Al-Ni合金凝固过程中Al₃Ni生长界面前沿不存在成分过冷;对于无固溶度变化的金属间化合物Al₃Ni,传统的基于固溶体分析的枝晶尖端半径公式将不再适用,因而通过考虑动力学过冷对扰动界面温度的影响,推导了新的适用于无固溶度金属间化合物的枝晶尖端半径方程;高压凝固时,基于稳态方程并充分考虑动力学过冷对扰动界面温度的影响,推导了适用于金属间化合物Al₃Ni的生长界面稳定性方程。共晶Al-5.69%Ni合金高压凝固后整个界面α-Al、... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及其研究意义
    1.2 高压科学及其研究技术的进展
        1.2.1 高压设备
        1.2.2 高压科学进展
    1.3 共晶和包晶合金组织形成机制研究现状
    1.4 高压凝固理论的研究现状
        1.4.1 压力对金属和合金物理性质的影响
        1.4.2 压力对合金结晶参数的影响
        1.4.3 压力对合金相图及相平衡的影响
    1.5 压力对合金凝固组织的影响
    1.6 Al-Ni合金概述
    1.7 论文研究主要内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 Al-Ni合金的制备
        2.1.1 Al-Ni合金的熔炼
        2.1.2 Al-Ni合金高压设备及其相应试样的制备
    2.2 高压凝固实验
    2.3 试样的测试分析
        2.3.1 物相组成
        2.3.2 组织分析
        2.3.3 透射分析
        2.3.4 PPMS物性分析系统
第3章 高压凝固共晶Al-Ni合金组织演化及Al3Ni相的生长机制
    3.1 引言
    3.2 高压对共晶Al-Ni合金凝固组织及相组成的影响
    3.3 高压对Al-Ni合金共晶点的影响
        3.3.1 高压凝固亚共晶Al-Ni合金组织
        3.3.2 高压凝固过共晶Al-Ni合金组织
    3.4 金属间化合物Al3Ni的成分过冷判据
    3.5 压力对界面凝固速率的影响
        3.5.1 稀溶液时压力对固液界面凝固速率的影响
        3.5.2 浓溶液时压力对固液界面凝固速率的影响
    3.6 压力对合金凝固参数的影响
        3.6.1 压力对界面能的影响
        3.6.2 压力对动力学系数的影响
        3.6.3 压力对界面因子的影响
    3.7 压力对金属间化合物Al3Ni枝晶尖端半径的影响
    3.8 高压凝固共晶Al-Ni合金的枝晶-共晶竞争生长
    3.9 本章小结
第4章 高压凝固包晶Al-Ni合金组织演化及Al3Ni生长时的界面稳定性
    4.1 引言
    4.2 高压凝固包晶Al-Ni合金组织演化及相组成
        4.2.1 高压凝固亚包晶Al-Ni合金组织演化及相组成
        4.2.2 高压凝固包晶Al-Ni合金组织演化及相组成
        4.2.3 高压凝固过包晶Al-Ni合金组织演化及相组成
    4.3 高压凝固包晶Al-Ni合金的相选择
    4.4 高压和过热对Al-30%Ni合金凝固组织的影响
        4.4.1 2GPa过热400K、3GPa过热600K时 Al-30%Ni合金的凝固组织
        4.4.2 4GPa过热800K时 Al-30%Ni合金的凝固组织
    4.5 金属间化合物Al3Ni的生长界面稳定性方程
    4.6 高压和过热对Al-30%Ni合金中Al3Ni生长界面稳定性的影响
    4.7 本章小结
第5章 高压凝固对Al-Ni合金热物性的影响
    5.1 引言
    5.2 不同压力下Al-Ni合金的低温热容性能
    5.3 不同压力下Al-Ni合金的德拜温度
    5.4 高压对Al-Ni合金势能曲线和线热膨胀系数的影响
        5.4.1 Al-Ni合金在不同压力作用下的热膨胀系数
        5.4.2 Al-Ni合金在不同压力作用下的体弹性模量的分子动力学计算
        5.4.3 Al-Ni合金在不同压力作用下的势能曲线
        5.4.4 Al-Ni合金在不同压力作用下的线热膨胀系数曲线
    5.5 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历
附件


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3187106