Cu-Ce合金定向凝固组织及性能研究

发布时间：2020-04-28 21:40

【摘要】：R-Cu(R为稀土元素)合金因其良好的物理及化学性能而被广泛研究,但是较差的室温塑性和韧性使其发展受到限制。材料的组织在很大程度上决定材料的性能,采用定向凝固技术可以获得择优取向的组织从而改善材料性能。本研究采用高温度梯度定向凝固技术制备研究了Cu-Ce系列合金,探讨了不同凝固速率下的组织演变规律及相关性能。本研究采用电弧熔炼的方法制备了六种不同成分合金,研究发现共晶Cu-9%Ce合金呈现出明显的短棒状共晶组织,其室温获得的相成分与平衡凝固相同;共晶Cu-26%Ce合金实际呈现出层片状共晶组织,室温获得的相成分与平衡凝固相比存在部分偏移;包晶Cu_5Ce合金呈现明显的非平衡包晶组织,白色包晶相完全包裹黑色初生相。稳定化合物Cu_2Ce相在OM及SEM下均能看到明显的缺陷,分析是由成分偏离引起,由于Ce的熔点较低,实际测得Ce含量低于名义配比,XRD证实了Cu_6Ce相、Cu_5Ce相及Cu_2Ce相的存在。采用定向凝固技术制备不同凝固速率下的多晶组织,分析其胞状晶向树枝晶的演化规律及相选择,通过理论模型与实验数据对比的方法分析枝晶的特征尺度及相关力学性能。研究发现Cu-21%Ce合金在2μm/s、5μm/s时为胞状枝晶,6μm/s、25μm/s、100μm/s时为树枝状枝晶。在凝固速率为6μm/s时组织存在最大一次枝晶间距,检测发现该试样最大压缩力约为10.5KN。通过XRD分析研究得出Cu-21%Ce合金铸锭的Cu_5Ce相在定向凝固后转变为Cu_6Ce相,而且峰强减弱。CuCe合金在低于8μm/s时为胞状枝晶,高于10μm/s时为树枝晶,凝固速率为10μm/s时存在最大一次枝晶间距及最大压缩力和压缩应变。CuCe合金定向凝固后呈现出明显的包晶组织,且包晶相完全将初生相与基体相隔开;凝固速率增大,包晶相厚度逐渐变薄,Cu_2Ce相的峰的强度逐渐增强,Cu_5Ce相的峰逐渐减弱。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.11

【参考文献】

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本文编号：2643893