铝基难混溶合金液相分离及凝固组织的调控

发布时间：2022-12-18 13:38

　　本文研究了Sn–Bi合金液–液结构转变的本质、热力学及动力学特征;研究了液–液结构转变对Sn–Bi合金凝固历程和凝固结构的影响。研究了Cu–Sn合金原子团簇结构的成分依赖性。研究了稀土La的添加量对Al–Bi难混溶合金宏观偏析的影响。在二元合金液态结构转变及液相分离的基础上,进一步研究了Al–Bi–Sn三元难混溶合金的液–液相分离及凝固历程;研究了熔体过热处理对合金凝固结构的影响,研究了难混溶合金液相分离的动力学,研究了少数富Bi相液滴形貌的尺寸依赖性。研究了成分对Al–Bi–Sn难混溶合金凝固结构的影响。研究了合金成分、铜辊转速和熔体过热处理温度对Al–Bi–Sn合金条带的厚度、宽度、物相组成和微观结构的影响。具体研究内容如下:（1）采用电阻率法和DSC法研究了Sn₅₀Bi₅₀合金液–液结构转变（L-LST）的热力学及动力学特征。结果表明:Sn₅₀Bi₅₀合金的液–液结构转变属于一阶热力学相变,转变速率受温度及转化率的影响。液–液结构转变的本质是含残留Sn–Sn共价键原子团簇结构的重排及伴随的电子... 

【文章页数】：196 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 难混溶合金的概述
        1.2.1 难混溶合金的概念
        1.2.2 难混溶合金的凝固特性
        1.2.3 难混溶合金液–液相分离过程
    1.3 难混溶合金的研究现状
        1.3.1 外场对难混溶合金凝固组织的影响
            1.3.1.1 微重力条件下组织形成机理的研究
            1.3.1.2 超声波照射条件下对难混溶合金微观结构的影响
            1.3.1.3 声悬浮对难混溶合金无容器凝固的影响
        1.3.2 有关难混溶合金的其它研究现状
        1.3.3 匀质难混溶合金的制备方法
            1.3.3.1 粉末冶金法
            1.3.3.2 搅拌铸造法
            1.3.3.3 定向凝固法
            1.3.3.4 快速凝固法
            1.3.3.5 添加剂改性法
    1.4 熔体结构的研究方法及模型
        1.4.1 熔体结构的研究方法
            1.4.1.1 直接测试
            1.4.1.2 物性测试
            1.4.1.3 计算机模拟
        1.4.2 熔体结构模型
            1.4.2.1 无规密堆硬球模型
            1.4.2.2 晶体缺陷模型
    1.5 熔体的物理性质
        1.5.1 电阻率
        1.5.2 黏度
    1.6 本文研究意义及研究内容
    参考文献
第二章 实验原料、仪器及表征方法
    2.1 主要实验原料
    2.2 主要仪器设备及表征方法
第三章 Sn–Bi合金和Cu–Sn合金的熔体结构研究
    第一节 Sn50Bi50 合金液–液结构转变的热力学及动力学
        3.1.1 引言
        3.1.2 实验方法
            3.1.2.1 电阻率的测量
            3.1.2.2 DSC曲线的测定及数据分析方法
        3.1.3 结果和讨论
            3.1.3.1 液–液结构转变的本质
            3.1.3.2 液–液结构转变的热力学及动力学特征
        3.1.4 本节结论
        参考文献
    第二节 Sn75Bi25 合金液–液结构转变对其凝固过程及微观结构的影响
        3.2.1 引言
        3.2.2 实验方法
            3.2.2.1 凝固实验
            3.2.2.2 熔体物理性质的表征
                3.2.2.2.1 电阻率测量
                3.2.2.2.2 密度测量
                3.2.2.2.3 黏度测量
                3.2.2.2.4 差示扫描量热分析
                3.2.2.2.5 电子浓度的测量
            3.2.2.3 熔体结构的表征
            3.2.2.4 凝固结构表征
        3.2.3 结果和讨论
            3.2.3.1 电阻率的温度依赖性
            3.2.3.2 DSC曲线
            3.2.3.3 密度的温度依赖性
            3.2.3.4 黏度的温度依赖性
            3.2.3.5 液态合金的原子结构
            3.2.3.6 电子浓度的温度依赖性
            3.2.3.7 液–液结构转变对凝固行为和结构的影响
        3.2.4 本节结论
        参考文献
    第三节 Cu–Sn合金熔体电阻率与原子团簇的相关性
        3.3.1 引言
        3.3.2 实验方法
        3.3.3 结果和讨论
            3.3.3.1 电阻率的温度依赖性
            3.3.3.2 电阻率的成分依赖性
            3.3.3.3 黏度的温度依赖性
        3.3.4 本节结论
        参考文献
第四章 La高效抑制Al–25Bi难混溶合金的宏观偏析
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 合金的制备
        4.2.2 物理性质及微观结构的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 La添加量对Al–Bi合金宏观偏析的影响
        4.3.2 La添加量对相组成的影响
        4.3.3 La添加量对微观结构的影响
        4.3.4 富Bi相液滴的异质成核
        4.3.5 Al–Bi–La难混溶合金的难混溶区
        4.3.6 Al–Bi–La合金中液滴的聚并
        4.3.7 Al–Bi难混溶合金的均匀化机理
    4.4 本章小节
    参考文献
第五章 Al–Bi–Sn难混溶合金液相分离及凝固组织
    第一节 Al_(75)Bi_9Sn_(16) 合金液–液相分离动力学及熔体过热处理对铸态组织的影响
        5.1.1 引言
        5.1.2 实验方法
            5.1.2.1 熔体处理及合金的制备
            5.1.2.2 物理性质及结构的表征
        5.1.3 结果和讨论
            5.1.3.1 难混溶合金液相分离及凝固过程
            5.1.3.2 液–液相分离动力学
            5.1.3.3 熔体过热处理对物相组成的影响
            5.1.3.4 熔体过热处理对凝固结构的影响
            5.1.3.5 熔体过热处理的作用机理
            5.1.3.6 液滴形貌的尺寸依赖性
        5.1.4 本节结论
        参考文献
    第二节 成分对Al–Bi–Sn难混溶合金凝固行为及结构的影响
        5.2.1 引言
        5.2.2 实验方法
            5.2.2.1 合金的制备
            5.2.2.2 结构表征
        5.2.3 结果和讨论
            5.2.3.1 成分对相组成的影响
            5.2.3.2 成分对凝固结构的影响
            5.2.3.3 成分对液–液相分离及凝固行为的影响
            5.2.3.4 成分对合金结构的影响
        5.2.4 本节结论
        参考文献
    第三节 成分、冷却速率和过热温度与Al–Bi–Sn合金条带微观结构的影响
        5.3.1 引言
        5.3.2 实验方法
            5.3.2.1 Al–Bi–Sn难混溶合金条带的制备
            5.3.2.2 物理性质及微观结构的表征
        5.3.3 结果与讨论
            5.3.3.1 转速对Al_(75)Bi_9Sn_(16) 合金条带热稳定性及结构和的影响
                5.3.3.1.1 物相组成及热稳定性
                5.3.3.1.2 微观结构
            5.3.3.2 熔体过热处理对Al_(75)Bi_9Sn_(16) 合金条带热稳定性及结构的影响
                5.3.3.2.1 物相组成及热稳定性
                5.3.3.2.2 微观结构
                5.3.3.2.3 宏观尺寸
            5.3.3.3 成分对Al–Bi–Sn合金条带热稳定性及结构的影响
                5.3.3.3.1 物相组成及热稳定性
                5.3.3.3.2 微观结构
                5.3.3.3.3 宏观尺寸
        5.3.4 本节结论
        参考文献
第六章 结论与展望
    结论
    展望
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[4]含Sb二元合金熔体电子输运性质及凝固行为[D]. 高文龙.合肥工业大学 2013
[5]基于相分离的Al@Sn-Bi核壳型球粒一步法制备工艺[D]. 戴嫆嫆.上海交通大学 2011



本文编号：3722153