Al-Y合金定向凝固过程中小平面相生长行为研究

发布时间：2017-08-09 18:41

  本文关键词：Al-Y合金定向凝固过程中小平面相生长行为研究

  更多相关文章： 小平面生长 定向凝固 包晶反应 组织演化

【摘要】：本文选择Al-15wt%Y过共晶合金和Al-53wt%Y包晶合金作为主要研究对象。对两种合金进行不同凝固速率的定向凝固实验,观察在定向凝固过程中小平面相的生长行为。首先对Al-15wt%Y进行定向凝固的实验,观察Al3Y作为初生相直接从液相中析出的形貌,并探究不同冷却速度对其生长形态的影响。较低的生长速率条件下(V=1μm/s),Al3Y相呈现不规则的上端分叉有尖锐棱角的小平面相形态。随着冷却速率增大,Al3Y相逐渐向长条形六棱柱形态演变。冷却速率进一步增大,Al3Y弥散分布在共晶组织中,组织呈现“十”字形态,为两个六棱柱垂直交叉结构。另外,还对Al-15wt%Y进行了较高冷却速率的激光快速凝固实验,得到的组织形貌与定向凝固实验所得组织完全不同。激光快速凝固得到的组织细化,晶粒尺寸减小,Al3Y相呈六边形颗粒状、花瓣状等,另外,还出现了等轴晶形状的显微组织。在定向凝固实验之前,由于温度梯度的存在,完全液相区与固相区之间存在一个糊状区。对Al-Y包晶合金进行保温热处理实验。随着保温时间的延长,液相减少,初生Al2Y相与液相共存区趋于稳定,相排列更加紧密,糊状区的长度变短,界面前沿Y元素浓度降低。对Al-53wt%Y包晶合金定进行不同抽拉速率的定向凝固实验,探究Al3Y相在包晶合金体系中以包晶相析出的生长行为。在低速定向凝固过程中(V=1μm/s),初生相与包晶相均为连续生长,出现了平行于固液界面的近似带状组织,对这种组织形成机制进行了讨论。随着凝固距离的增加,固液界面处的领先相由初生Al2Y转变为包晶Al3Y,固液界面为粗大条形Al3Y相,而无初生相。在较高抽拉速度的定向凝固实验中,随着冷却速率的增加,Al2Y相由连续生长转变为胞状形态,后又转变为枝晶状。包晶相Al3Y最初以锯齿状包裹在初生相表面,同时在液相中以细针状直接析出,冷却速率越大,数量越多且尺寸越细小。随着凝固距离的延长,包裹初生相的包晶相厚度增加,体积分数增大。另外,从液相中直接析出的Al3Y相逐渐长大,由细针状变为短棒状、块状,均匀分布在包晶组织周围并与之相连接。最后对两种合金体系的定向凝固组织对比,分析小平面生长行为差异的原因。
【关键词】：小平面生长 定向凝固 包晶反应 组织演化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 课题目的和意义9-10
• 1.2 小平面相生长的研究现状10-14
• 1.2.1 小平面相的判定10-12
• 1.2.2 小平面相的溶质分凝特性12-13
• 1.2.3 小平面相的形貌演变13-14
• 1.3 包晶凝固理论研究进展14-18
• 1.3.1 包晶合金凝固理论14-15
• 1.3.2 包晶相的形核15-16
• 1.3.3 包晶相的生长16-18
• 1.4 定向凝固技术18-20
• 1.4.1 定向凝固技术及发展18
• 1.4.2 定向凝固前热稳定处理18-19
• 1.4.3 包晶合金的定向凝固组织19-20
• 1.5 激光快速凝固20-21
• 1.6 Al-Y合金研究现状21
• 1.7 本文的主要研究内容21-24
• 第2章 实验材料与方法24-29
• 2.1 合金成分的选择24
• 2.2 原始材料制备24-25
• 2.3 定向凝固实验25-28
• 2.3.1 感应加热定向凝固装置25-26
• 2.3.2 定向凝固装置温度梯度的测量26-27
• 2.3.3 定向凝固前热稳定处理实验27
• 2.3.4 定向凝固实验过程27-28
• 2.4 试样的处理与分析28-29
• 第3章 Al-Y共晶合金定向凝固组织演化及初生Al3Y相生长形态29-39
• 3.1 Al-15wt%Y过共晶合金铸态组织分析29-30
• 3.2 Al-15wt%Y定向凝固实验30-36
• 3.2.1 定向凝固宏观组织演化规律30-33
• 3.2.2 Al3Y化合物相形貌演变33-35
• 3.2.3 定向凝固组织固液界面形貌35-36
• 3.3 Al-15wt%Y快速凝固实验36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第4章 Al-Y包晶合金定向凝固前热稳定处理39-46
• 4.1 糊状区形成39
• 4.2 糊状区在热稳定处理过程中组织演化39-42
• 4.2.1 糊状区宏观组织40-41
• 4.2.2 糊状区固液界面组织及熔体成分41-42
• 4.3 热稳定处理中糊状区内TGZM效应42-44
• 4.4 Al-35wt%Y包晶合金定向凝固实验44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 Al-Y包晶合金定向凝固组织演化及包晶Al3Y相生长形态46-60
• 5.1 Al-53wt%Y包晶合金定向凝固过程46-47
• 5.2 较低抽拉速度下Al-53wt%Y合金定向凝固47-53
• 5.2.1 V=1μm/s定向凝固组织47-50
• 5.2.2 V=5μm/s定向凝固组织50-51
• 5.2.3 包晶相领先生长机制51-53
• 5.3 较高抽拉速度下Al-53wt%Y合金定向凝固53-56
• 5.3.1 V=10μm/s定向凝固组织53-54
• 5.3.2 V=50μm/s定向凝固组织54
• 5.3.3 V=100μm/s定向凝固组织54-56
• 5.4 定向凝固过程中小平面相形貌变化56-58
• 5.4.1 包晶合金中小平面相生长56-57
• 5.4.2 共晶及包晶合金体系中Al3Y相生长形貌对比57-58
• 5.5 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王猛,林鑫,苏云鹏,沈淑娟,黄卫东;包晶凝固研究进展[J];材料科学与工程;2002年01期

2 苏彦庆;郭景哲;刘畅;郭景杰;贾均;傅恒志;;定向凝固技术与理论研究的进展[J];特种铸造及有色合金;2006年01期

，

本文编号：646670