电脉冲作用下纯铝铸造织构转变及其对耐蚀性的影响

发布时间：2017-10-28 19:19

  本文关键词：电脉冲作用下纯铝铸造织构转变及其对耐蚀性的影响

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【摘要】：发展和控制材料织构是充分发挥材料性能潜力的重要途径。长期以来，固相合金的织构控制取得了一系列成就。然而，在几乎所有固相金属形成的冶金凝固阶段，晶核择优生长所导致的铸造织构的研究却明显滞后。因此，将织构控制理论与应用，提前至金属凝固，甚至是冶金熔体阶段，不仅有利于提高人们在材料制备全过程中参与控制的主动性，充分挖掘材料潜力，同时亦能丰富和完善合金凝固理论。 本文基于实验规律，建立了包含熔体环境因素和冷却条件的铝晶体生长机理模型。提出了可将晶体生长界面划分为熔体区、调整区、键合区、缺陷区和晶体区，且柱状晶的生长速度主要受由缺陷区与键合区之间界面和键合区与调整区之间界面的推进速度所控制。 实验结果表明：电脉冲熔体处理可以周期性地改变纯铝的凝固组织，显著减低凝固时间。随着过冷度的降低铸造织构种类和含量均有不同程度的提高。另一方面，随着温度场作用的减弱，熔体处理对铝铸态织构的影响增强；液固两相区电脉冲处理将使柱状晶区缩小，等轴晶区扩大，其中300V-3Hz-10s后晶粒最为均匀细小，均在1mm以下。液固两相区电脉冲处理，会显著缩短其凝固时间；此外电脉冲处理使柱状晶的生长受到抑制，晶体的取向和分布，随脉冲电压的升高呈周期性改变。不同织构类型及体积分数对于纯铝的自腐蚀电位Ecorr的影响不大，但对自腐蚀电流密度Icorr却有显著的影响，且随着晶粒尺寸的上升，自腐蚀电流密度逐渐下降。经500V-3Hz-10s电脉冲熔体处理后的试样耐蚀性最好，其自腐蚀电位Ecorr=-0.7015V与处理前持平，但自腐蚀电流密度Icorr=0.8133×10-6A·cm-2，，仅为处理前的二分之一。本研究结果将为从冶金源头控制材料组织及性能提供实验依据。
【关键词】：电脉冲 铸态织构 耐蚀性 晶体生长 团簇
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.0 电脉冲技术的研究现状10
• 1.1 固态电脉冲处理技术10-11
• 1.1.1 电脉冲对材料塑性的影响10
• 1.1.2 电脉冲对材料疲劳寿命的影响10-11
• 1.1.3 电脉冲对材料回复再结晶的影响11
• 1.2 液固两相向区的电脉冲处理技术11-12
• 1.3 液相电脉冲处理技术12
• 1.4 织构的研究进展12-15
• 1.4.1 织构的概念12-13
• 1.4.2 织构的分类13-14
• 1.4.3 织构的表征14
• 1.4.4 织构的表征14-15
• 1.5 铸态织构及其与耐蚀性的关系15-18
• 1.5.1 电脉冲对形核率的影响16-17
• 1.5.2 电脉冲对晶体生长的影响17
• 1.5.3 电脉冲对铸态组织及耐蚀性的影响17-18
• 1.6 选题的目的与意义18-19
• 1.7 本文主要研究的内容19-20
• 2 熔体电脉冲处理对铝晶体生长的影响20-33
• 2.1 实验材料及设备20-21
• 2.1.1 实验材料20
• 2.1.2 实验设备20-21
• 2.2 实验内容21-23
• 2.2.1 实验的分组与设计21-22
• 2.2.2 实验的流程22-23
• 2.3 铸锭宏观组织分析23-26
• 2.3.1 脉冲电压对纯铝凝固组织的影响23-24
• 2.3.2 脉冲频率对纯铝凝固组织的影响24-26
• 2.4 熔体条件与铸锭晶体形貌关系模型26-27
• 2.5 Al 晶体生长的机理模型27-30
• 2.5.1 铝柱状晶生长模型27-29
• 2.5.2 柱状晶生长速度公式29-30
• 2.6 模型的验证30-32
• 2.7 本章小结32-33
• 3 熔体电脉冲处理对铝铸态织构的影响33-45
• 3.1 实验材料及设备33
• 3.2 实验内容33-35
• 3.2.1 实验的分组与设计33
• 3.2.2 织构取样33-34
• 3.2.3 织构检测34-35
• 3.3 温度场对铝铸态织构的影响35-38
• 3.3.1 冷却条件对铝的铸态织构的影响35-37
• 3.3.2 机理分析37-38
• 3.4 电脉冲熔体处理对铝铸态织构的影响38-44
• 3.4.1 浸入水中金属型条件下铸态织构的变化38-40
• 3.4.2 室温金属型条件下铸态织构的变化40-42
• 3.4.3 500℃金属型条件下铸态织构的变化42-44
• 3.4.4 电脉冲熔体处理的作用机理44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 液固两相区电脉冲处理对纯铝铸造织构的影响45-54
• 4.1 实验材料及设备45
• 4.1.1 实验材料45
• 4.1.2 实验设备45
• 4.2 实验内容45-48
• 4.2.1 实验的分组与设计45-46
• 4.2.2 实验流程46-47
• 4.2.3 织构检测47-48
• 4.3 电脉冲处理对纯铝凝固组织的影响48-50
• 4.3.1 脉冲电压对纯铝凝固组织的影响48-49
• 4.3.2 脉冲频率对纯铝凝固组织的影响49-50
• 4.4 凝固曲线的分析50-51
• 4.5 电脉冲对纯铝铸造织构的影响51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 5 电脉冲处理对纯铝耐蚀性的影响54-59
• 5.1 实验材料及设备54
• 5.2 实验内容54-55
• 5.2.1 实验的分组与设计54-55
• 5.2.2 电化学制样55
• 5.2.3 实验过程55
• 5.3 极化曲线分析55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 6 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：1109607