Al-Cu-Sc和Al-Si-Sc合金的相平衡与热力学计算

发布时间：2024-01-24 12:08

　　本文从热力学角度研究微量稀土元素Sc对耐热Al-Cu合金和Al-Si合金的作用,且通过Sc对ZL205A合金的实验进行验证。在相关的相图计算过程中主要选取合金的富Al角进行研究。分别对Al-Cu-Sc和Al-Si-Sc合金的等温截面投影图进行计算,计算室温至液相线温度附近的一系列等温截面。通过合金的等温截面研究不同温度下的相平衡及其相变规律。利用垂直截面图分析改变Cu含量或Si含量对合金凝固路径及相变的影响。研究发现Al-Cu和Al-Si合金在平衡凝固过程中的析出相成分和析出相温度受Sc含量的影响,针对确定Cu和Si含量,分别设计你了不同Sc加入量进行研究。结果表明Al-Cu-Sc合金中的析出相是α-Al、Al2Cu、Al3Sc和τ(Al Cu Sc)相,Al-Si-Sc合金中的析出相是α-Al、共晶Si和Al3Sc。随着Sc含量的升高,Al-CuSc合金中α-Al析出量减少,Al2Cu和Al3Sc相析出量增大。α-Al和τ(Al Cu Sc)相析出温度变化较小,Al2Cu相析出温度逐渐降低而Al3Sc相的析出温度逐渐升高。由相的元素组成确定τ(Al Cu Sc)相的化学计量式为Al8...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 Al-X-Sc三元合金研究现状
        1.2.1 Al-Cu-Sc合金系
        1.2.2 Al-Si-Sc合金系
    1.3 稀土元素在铸造铝合金中的作用
    1.4 多元合金凝固路径的研究
    1.5 相图及热力学计算概述
        1.5.1 CALPHAD
        1.5.2 热力学相图计算原理
        1.5.3 Thermo-calc软件介绍
    1.6 本文研究内容
第2章 实验研究方法
    2.1 热力学模型
        2.1.1 纯组元的热力学模型
        2.1.2 溶体相的热力学模型
        2.1.3 亚点阵模型
        2.1.4 化学计量比化合物的热力学模型
    2.2 热力学研究方法
        2.2.1 合金热力学体系的建立
        2.2.2 三元合金相图的计算
        2.2.3 三元合金投影图的计算
    2.3 实验材料与制备
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 合金的熔炼与浇注
        2.3.3 差热分析
第3章 Al-Cu系合金的热力学计算
    3.1 Sc和 Al、Cu元素间的交互作用
        3.1.1 Miedema生成热模型计算
        3.1.2 元素间的交互作用
    3.2 Al-Cu-Sc三元系的相平衡关系
        3.2.1 Al-Cu-Sc等温截面的计算
        3.2.2 Al-Cu-Sc变温截面的计算
    3.3 Sc对 Al-Cu-Sc合金凝固分析
        3.3.1 Sc对合金析出相的影响
        3.3.2 Al-Cu-Sc三元合金凝固过程分析
        3.3.3 Sc在耐热Al-Cu合金中的存在形式及作用
    3.4 本章小结
第4章 Al-Si系合金的热力学计算
    4.1 Al、Si和 Sc元素间的交互作用
        4.1.1 Miedema生成热模型计算
        4.1.2 元素间的交互作用
    4.2 Al-Si-Sc三元合金相图
        4.2.1 Al-Si-Sc等温截面的计算
        4.2.2 Al-Si-Sc变温截面的计算
    4.3 Sc对 Al-Si-Sc合金凝固分析
        4.3.1 Sc含量对合金平衡凝固时的影响
        4.3.2 Al-Si-Sc合金的凝固过程分析
        4.3.3 Sc在 Al-Si合金中的存在形式及作用
    4.4 本章小结
第5章 Sc对ZL205A合金的实验
    5.1 实验结果与讨论
        5.1.1 元素间的交互作用
        5.1.2 合金的物相分析和DSC
        5.1.3 Sc对ZL205A合金的影响
    5.2 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3883786