制备工艺因素对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响

发布时间：2017-07-20 18:10

  本文关键词：制备工艺因素对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响

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【摘要】：随着当今社会的飞速发展,铝基非晶合金以其优异的物理性能,例如良好的韧性、极高的屈服强度以及抗腐蚀能力而在航空航天零件、汽车轮船抗腐蚀涂层等方向拥有巨大的优势,Al基非晶合金存在着巨大的应用潜力。但是,由于Al基非晶合金的玻璃形成能力很低,目前无法获得较大尺寸的块体样品,使Al基玻璃合金的应用受到很大限制,因此,研究铝基合金的玻璃形成能力的影响因素,提升铝基合金的玻璃形成能力已经成为目前研究的关键问题。在制备铝基非晶形成合金过程中,由于存在大量的有害气体如氢、氧等,会导致熔体内部生成大量氧化夹杂,这些氧化夹杂会在熔体内部充当异质形核点进而增大异质形核率,损害熔体内部组织排列,而最终制备铝基非晶棒材时,由于铜模内气体间隙的存在会使非晶合金的冷却速率降低,无法达到形成非晶棒材的临界冷却速率,因此,净化铝基非晶合金熔体,选择合适的非晶棒材制备工艺,是获得大尺寸块体铝基非晶合金的关键。(1)确定除杂熔盐的成分、净化效果和净化机制。根据净化熔盐的选取原则:低密度、低熔点、低表面张力等原则,选取CaCl2、MgCl2和KCl作为除杂熔盐的基本氯盐成分体系,根据三元相图选定成分配比为26wt.%KCl+49wt.%MgCl2+25wt.%CaCl2附加组元CaF2最佳添加量为20%,总添加量为熔体质量的1%时,表面吸氧量最高,经熔盐净化后,合金基体中氧含量由1.06%降至0.47%,缺陷处氧含量由24.99%降至7.17%,达3倍之多,确定熔盐可以通过物理吸附及化学反应等机制纯净熔体。(2)确定铝基非晶棒材制备的最佳工艺。通过红外实时测温装置,对制备过程中铝基非晶棒材的实时监测,可以得出,当加热温度为1050℃时,棒材边缘位置冷却速率可达4.5?103K/s,中心位置可达3.7?103K/s,当冲速为300mm/s时,棒材边缘位置冷却速率可达2.5?104K/s,中心位置可达3.5?103K/s,均满足临界冷却速率要求。(3)制备直径2mm铝基非晶棒材。采用得到充分净化后的纯净Al-Ni-Y-Co-La五系铝合金熔体进行非晶棒材的制备,最后通过几种检测手段确定2mm棒材的完全非晶性。因此,通过本文的理论分析及实验验证,成功制备出直径2mm的大尺寸块体铝基金属玻璃。
【关键词】：铝基非晶棒材 熔体净化 制备工艺 玻璃形成能力
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 非晶态金属材料10-12
• 1.1.1 非晶态金属材料简介10
• 1.1.2 非晶态金属材料的发展10-12
• 1.2 铝基非晶合金简介12-13
• 1.2.1 铝基非晶态合金发展历史12-13
• 1.2.2 铝基非晶态合金的应用前景13
• 1.3 铝基非晶合金的玻璃形成能力13-15
• 1.3.1 临界冷却速率对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响13-14
• 1.3.2 形核率对铝基非晶合金玻璃形成能力的危害14-15
• 1.3.3 氧化夹杂对铝基合金的玻璃形成能力危害15
• 1.4 铝基非晶合金玻璃形成能力的提升方法15-17
• 1.4.1 熔体净化处理对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响16-17
• 1.4.2 制备工艺对铝基非晶合金的玻璃形成能力的影响17
• 1.5 本文研究目的、内容及研究意义17-19
• 第2章 实验方案及实验设备19-22
• 2.1 实验方案19-20
• 2.2 实验用材的选择及制备20
• 2.2.1 除杂熔盐的配制20
• 2.2.2 母合金的配制及非晶合金的制备20
• 2.3 分析及表征20-22
• 2.3.1 X射线衍射分析21
• 2.3.2 SEM微观形貌分析21
• 2.3.3 电子探针显微分析21
• 2.3.4 差示扫描量热仪（DSC）分析21-22
• 第3章 铝基非晶合金的净化工艺及机理分析22-42
• 3.1 铝合金熔体中氧的分布及含量22-23
• 3.2 铝合金除杂熔盐的成分设计23-30
• 3.2.1 熔盐基本组元成分的选取23-24
• 3.2.2 熔盐辅助组元成分的选取24-25
• 3.2.3 熔盐基本组元的成分配比选取25-26
• 3.2.4 除杂熔盐辅助组元的实验验证26-27
• 3.2.5 熔盐整体添加量的确定27-30
• 3.3 熔体内部除杂效果的实验验证30-35
• 3.3.1 熔盐除杂效果的电子探针分析验证30-33
• 3.3.2 熔盐除杂效果的SEM分析验证33-35
• 3.4 熔体除杂前后表面对比分析验证35-38
• 3.4.1 熔体除杂前后的表面组织SEM分析验证35-37
• 3.4.2 熔体除杂前后的表面组织XRD分析验证37
• 3.4.3 熔盐除杂后熔体的内部组织XRD分析37-38
• 3.5 除杂熔盐的最终除杂机制38-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第4章 块体铝基非晶合金的制备工艺研究42-59
• 4.1 冷却速率对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响42
• 4.2 气体间隙对铝基非晶合金玻璃形成能力的影响42-46
• 4.2.1 制备过程中冷却速率与棒材位置的关系42-44
• 4.2.2 制备过程中气体间隙与热传导系数的关系44-46
• 4.3 不同制备工艺下非晶合金的玻璃形成能力46-52
• 4.3.1 不同压铸温度下冷却速率的变化46-50
• 4.3.2 不同压铸速度与冷却速率的影响50-52
• 4.4 直径 2mm铝基非晶棒材的制备52-57
• 4.4.1 非晶棒材的SEM微观分析52-54
• 4.4.2 非晶棒材的DSC分析54-56
• 4.4.3 非晶棒材的XRD分析56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 汪卫华;;非晶态物质的本质和特性[J];物理学进展;2013年05期

2 李雷鸣;徐锦锋;;大体积非晶合金的制备技术[J];铸造技术;2007年10期

3 陈振华;司乃潮;张扣山;赵伟;;Nd对Mg_(65)Cu_(22)Ni_3Y_(10)非晶形成能力及热稳定性的影响[J];特种铸造及有色合金;2007年04期

4 赵双群,谢锡善;一种新型镍基高温合金长期时效后的组织和性能[J];金属学报;2003年04期

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本文编号：569312