多元低熔点共晶合金的凝固组织结构和性能

发布时间：2017-06-24 04:00

  本文关键词：多元低熔点共晶合金的凝固组织结构和性能，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低熔点合金在加工制造、相变储能、电工电子自动控制、连续铸造模拟、焊接、测量等许多领域具有广泛的应用。尤其是共晶成分,在已公开应用的低熔点合金成分中占据了很大的比例。这是由于低熔点共晶合金具有单一熔点、优异的铸造性能和良好的组织稳定性。然而,目前有关多元低熔点共晶合金基本的微观组织特征和物化性能方面的资料几乎处于空白,如组织形貌、相组成、确切的熔点、熔化焓和密度等文献资料极为缺乏,其明确的成分也仅能在少数几篇上世纪中期出版的俄文、日文等资料中查到。这些基础数据的极端缺乏严重的阻碍了低熔点合金的发展和应用。本论文采用真空感应熔炼制备了文献中报道中的13种多元低熔点共晶合金。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析技术(XRD)、能谱分析(EDS)、差示扫描量热仪(DSC)以及密度计等设备对这些多元低熔点共晶合金的微观组织结构、相组成、热力学参数及密度等进行了深入的分析和研究。第一次明确的给出了文献报道的13种多元低熔点共晶合金的微观组织形貌、相组成、熔化焓等基本的物化数据,并澄清了确切的熔点。随着环境保护的需要,具有较低Pb和Cd含量或不含Pb和Cd元素的多元低熔点合金越来越受到工业界的重视和青睐,鉴于此,在对已有低熔点共晶合金成分做了深入研究的基础上,本课题还设计了符合环保发展要求的一个不含Pb和Cd元素以及一个具有较低含Pb量的两个多元低熔点共晶合金的新成分：In30Sn10Bi10Zn10(at.%)和In30Sn15Bi30Cd10Zn15(at.%),并研究了其凝固组织、相组成以及物化性能,研究结果如下：(1)In30Sn10BiloZn10合金是具有复杂规则结构的四元共晶合金,包含Sn-(In,Bi,Zn)固溶体相、BiIn2化合物相以及Zn-(In,Bi)固溶体相,合金的熔点为59.32℃,熔化潜热为13.82 J/g,密度为7.919g/cm3。(2)In30Sn15Bi30Cd10Zn15合金是具有复杂规则结构的五元亚共晶合金,包含Zn固溶体相、BiIn化合物相、Sn-(In,Bi,Cd,Zn)固溶体相和Cd-(Sn,In,Sn,Bi)固溶体相,合金的熔点为67.80℃,熔化潜热为35.00 J/g,密度为8.486g/cm3。
【关键词】：低熔点合金 共晶合金 微观组织 相组成 理化性能
【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】：TG113.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 多元低熔点共晶合金的定义11
• 1.2 多元低熔点共晶合金的应用与性能特点11-13
• 1.2.1 多元低熔点共晶合金的应用11-12
• 1.2.2 多元低熔点共晶合金的性能特点12-13
• 1.3 多元低熔点共晶合金的研究现状13-14
• 1.4 本文的研究目标14-15
• 2 实验方法15-20
• 2.1 引言15
• 2.2 多元低熔点共晶合金的成分15-17
• 2.3 多元低熔点共晶合金的制备17-18
• 2.4 多元低熔点共晶合金的微观组织观察和性能检测18-20
• 2.4.1 X射线衍射分析实验18
• 2.4.2 SEM微观组织观察与EDS成分分析18-19
• 2.4.3 多元低熔点共晶合金的DSC检测19
• 2.4.4 多元低熔点共晶合金的密度检测19-20
• 3 多元低熔点共晶合金的凝固组织结构和性能20-65
• 3.1 引言20-21
• 3.2 In_(25.2)Sn_(17.3)Bi_(57.5)多元低熔点合金21-25
• 3.2.1 In_(25.2)Sn_(17.3)Bi_(57.5)合金的微观组织分析21-23
• 3.2.2 In_(25.2)Sn_(17.3)Bi_(57.5)合金的热力学分析23-24
• 3.2.3 In_(25.2)Sn_(17.3)Bi_(57.5)合金的相组成分析24
• 3.2.4 本节小结24-25
• 3.3 In_(51.34)Sn_(15.56)Bi_(33.1)多元低熔点合金25-27
• 3.3.1 In_(51.34)Sn_(15.56)Bi_(33.1)合金的微观组织分析25-26
• 3.3.2 In_(51.34)Sn_(15.56)Bi_(33.1)合金的热力学分析26
• 3.3.3 In_(51.34)Sn_(15.56)Bi_(33.1)合金的相组成分析26-27
• 3.3.4 本节小结27
• 3.4 In_4Sn_(40)Bi_(56)多元低熔点合金27-30
• 3.4.1 In_4Sn_(40)Bi_(56)合金的微观组织分析27-29
• 3.4.2 In_4Sn_(40)Bi_(56)合金的热力学分析29
• 3.4.3 In_4Sn_(40)Bi_(56)合金的相组成分析29-30
• 3.4.4 本节小结30
• 3.5 Sn_(22)Bi_(50)Pb_(28)多元低熔点合金30-34
• 3.5.1 Sn_(22)Bi_(50)Pb_(28)合金的微观组织分析30-32
• 3.5.2 Sn_(22)Bi_(50)Pb_(28)合金的热力学分析32
• 3.5.3 Sn_(22)Bi_(50)Pb_(28)合金的相组成分析32-33
• 3.5.4 本节小结33-34
• 3.6 Sn_(15.5)Bi_(52.5)Pb_(32)多元低熔点合金34-37
• 3.6.1 Sn_(15.5)Bi_(52.5)Pb_(32)合金的微观组织分析34-35
• 3.6.2 Sn_(15.5)Bi_(52.5)Pb_(32)合金的热力学分析35
• 3.6.3 Sn_(15.5)Bi_(52.5)Pb_(32)合金的相组成分析35-36
• 3.6.4 本节小结36-37
• 3.7 Sn_(16)Bi_(52)Pb_(32)多元低熔点合金37-41
• 3.7.1 Sn_(16)Bi_(52)Pb_(32)合金的微观组织分析37-38
• 3.7.2 Sn_(16)Bi_(52)Pb_(32)合金的热力学分析38-39
• 3.7.3 Sn_(16)Bi_(52)Pb_(32)合金的相组成分析39-40
• 3.7.4 本节小结40-41
• 3.8 Sn_(26)Bi_(53)Cd_(21)多元低熔点合金41-44
• 3.8.1 Sn_(26)Bi_(53)Cd_(21)合金的微观组织分析41-42
• 3.8.2 Sn_(26)Bi_(53)Cd_(21)合金的热力学分析42-43
• 3.8.3 Sn_(26)Bi_(53)Cd_(21)合金的相组成分析43-44
• 3.8.4 本节小结44
• 3.9 Bi_(51.6)Cd_(8.2)Pb_(40.2)多元低熔点合金44-47
• 3.9.1 Bi_(51.6)Cd_(8.2)Pb_(40.2)合金的微观组织分析44-45
• 3.9.2 Bi_(51.6)Cd_(8.2)Pb_(40.2)合金的热力学分析45
• 3.9.3 Bi_(51.6)Cd_(8.2)Pb_(40.2)合金的相组成分析45-46
• 3.9.4 本节小结46-47
• 3.10 Sn_(51.2)Cd_(30.6)Pb_(18.2)多元低熔点合金47-50
• 3.10.1 Sn_(51.2)Cd_(30.6)Pb_(18.2)合金的微观组织分析47-48
• 3.10.2 Sn_(51.2)Cd_(30.6)Pb_(18.2)合金的热力学分析48
• 3.10.3 Sn_(51.2)Cd_(30.6)Pb_(18.2)合金的相组成分析48-49
• 3.10.4 本节小结49-50
• 3.11 In_(10.5)Sn_(19)Bi_(53.5)Pb_(17)多元低熔点合金50-54
• 3.11.1 In_(10.5)Sn_(19)Bi_(53.5)Pb_(17)合金的微观组织分析50-51
• 3.11.2 In_(10.5)Sn_(19)Bi_(53.5)Pb_(17)合金的热力学分析51-52
• 3.11.3 In_(10.5)Sn_(19)Bi_(53.5)Pb_(17)合金的相组成分析52-53
• 3.11.4 本节小结53-54
• 3.12 In_(21)Sn_(12)Bi_(49)Pb_(18)多元低熔点合金54-57
• 3.12.1 In_(21)Sn_(12)Bi_(49)Pb_(18)合金的微观组织分析54-55
• 3.12.2 In_(21)Sn_(12)Bi_(49)Pb_(18)合金的热力学分析55-56
• 3.12.3 In_(21)Sn_(12)Bi_(49)Pb_(18)合金的相组成分析56
• 3.12.4 本节小结56-57
• 3.13 Sn_(13.3)Bi_(50)Cd_(10)Pb_(26.7)多元低熔点合金57-59
• 3.13.1 Sn_(13.3)Bi_(50)Cd_(10)Pb_(26.7)合金的微观组织分析57-58
• 3.13.2 Sn_(13.3)Bi_(50)Cd_(10)Pb_(26.7)合金的热力学分析58
• 3.13.3 Sn_(13.3)Bi_(50)Cd_(10)Pb_(26.7)合金的相组成分析58-59
• 3.13.4 本节小结59
• 3.14 In_(19.1)Sn_(8.3)Bi_(44.7)Cd_(5.3)Pb_(22.6)多元低熔点合金59-62
• 3.14.1 In_(19.1)Sn_(8.3)Bi_(44.7)Cd_(5.3)Pb_(22.6)合金的微观组织分析59-60
• 3.14.2 In_(19.1)Sn_(8.3)Bi_(44.7)Cd_(5.3)Pb_(22.6)合金的热力学分析60-61
• 3.14.3 In_(19.1)Sn_(8.3)Bi_(44.7)Cd_(5.3)Pb_(22.6)合金的相组成分析61-62
• 3.14.4 本节小结62
• 3.15 本章小结62-65
• 4 多元低熔点共晶合金成分设计65-75
• 4.1 引言65
• 4.2 In_(30)Sn_(10)B_(10)Zn(10)多元低熔点合金65-69
• 4.2.1 In_(30)Sn_(10)B_(10)Zn(10)合金成分的设计65-66
• 4.2.2 In_(30)Sn_(10)B_(10)Zn(10)合金的微观组织分析66-67
• 4.2.3 In_(30)Sn_(10)B_(10)Zn(10)合金的热力学分析67-68
• 4.2.4 In_(30)Sn_(10)B_(10)Zn(10)合金的相组成分析68-69
• 4.2.5 本节小结69
• 4.3 In_(30)Sn_(15)Bi_(30)Cd_(10)Zn_(15)多元低熔点合金69-74
• 4.3.1 In_(30)Sn_(15)Bi_(30)Cd_(10)Zn_(15)合金成分的设计69-70
• 4.3.2 In_(30)Sn_(15)Bi_(30)Cd_(10)Zn_(15)合金的微观组织分析70-72
• 4.3.3 In_(30)Sn_(15)Bi_(30)Cd_(10)Zn_(15)合金的热力学分析72
• 4.3.4 In_(30)Sn_(15)Bi_(30)Cd_(10)Zn_(15)合金的相组成分析72-73
• 4.3.5 本节小结73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

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