藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金气孔生长机制的研究

发布时间：2017-08-16 21:26

  本文关键词：藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金气孔生长机制的研究

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【摘要】：藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金是一种新型的自生复合材料,其是通过Gasar模铸工艺在高压气氛下制备。采用这种方法制备的藕状多孔Cu-Cr合金材料,其气孔与金属凝固方向相同,具有很好的各向异性,且气孔的分布均匀,同时能够通过氢气压力、凝固速度等工艺参数来控制气孔结构及形貌。目前,由于藕状多孔合金比纯金属具有更好的强度硬度,加之在Gasar合金化过程中其复杂的凝固行为和组织形态,使得研究Gasar合金化成为目前藕状多孔材料主要的研究方向。更重要的是Gasar合金化能够为未来应用开发提供工艺参考。通过制备在不同氢气条件下的藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金,分析了氢气压力对藕状多孔Cu-Cr合金的结构及形貌的影响,补充了气孔率的理论模型,探讨了藕状气孔形成的临界压力以及气体临界逸出压力对气孔的影响。结果表明：藕状多孔Cu-Cr合金的气孔率随着氢气气压的升高而增加；当通入的氢气气压大于其藕孔形成临界压力0.07MPa时,藕孔将会形成,气孔率随着形核率增大逐渐升高；当氢气压力大于氢气逸出临界压力0.48MPa时,氢气将向外大量逸出,气孔率下降；由于氢气气压以及形核率的影响,气孔直径随着氢气气压的升高而降低；随着氢气气压的升高,孔隙密度升高。当氢气压力大于气体逸出临界压力时,气孔形貌因子越大,气孔形状越细小狭长。同时,针对合金组织复杂的凝固行为,分析了藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金中显微组织对气孔结构的影响,包括初生相、一次枝晶间距和共晶组织体积分数等,总结了合金中显微组织存在的特殊性,定性解释了气孔对显微组织的影响。结果表明：藕状多孔Cu-Cr共晶合金形态为离异共晶,藕状多孔Cu-Cr合金的气孔率随着一次枝晶间距减小而逐渐降低,其孔隙密度随着一次枝晶间距的减小而急剧的上升。由于其中含有大量的共晶组织和初生α相,其含量及组织形态改变了气孔率的大小。气孔率随着共晶组织含量的减小而增大。初生a相的枝晶形态阻碍了气泡的逸出,所以使得气孔率增加。因此气孔率的大小由氢气气压、共晶组织以及凝固组织形态共同决定。由于气泡的上浮以及气泡内含有氢气,使得晶体的形核生长方式发生改变,使得Cu-1.3wt%Cr合金中凝固组织中产生了3个以上的晕圈,气孔周边晶粒的生长方向沿着凝固方向发生偏移。越靠近气孔生长的晶粒其生长方向偏斜越严重,晶粒越细小。
【关键词】：藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金 氢气气压 显微组织 生长机制
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG291
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 藕状多孔材料的研究现状12-20
• 1.1.1 藕状多孔纯金属的研究现状12-14
• 1.1.2 藕状多孔合金的研究现状14-16
• 1.1.3 藕状多孔材料的特点16-18
• 1.1.4 藕状多孔材料的应用18-20
• 1.2 藕状多孔材料的制备方法20-24
• 1.2.1 模铸法20-22
• 1.2.2 区域熔炼法22-23
• 1.2.3 连续铸造法23-24
• 1.3 论文选题背景和意义24-25
• 1.4 论文研究的主要内容25-28
• 第二章 实验方法与过程28-42
• 2.1 实验原理28-29
• 2.2 合金及气体的选择29-31
• 2.2.1 合金的选择29-30
• 2.2.2 气体的选择30-31
• 2.3 藕状多孔Cu-Cr合金的制备31-34
• 2.3.1 Gasar模铸装置31-33
• 2.3.2 实验参数及制备工艺过程33-34
• 2.4 合金形貌及其结构特征34-38
• 2.5 合金显微组织特征与检测38-42
• 2.5.1 金相试样的制备38-40
• 2.5.2 枝晶间距测量40-41
• 2.5.3 共晶组织含量的测量41-42
• 第三章 藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金的气孔形貌及结构42-52
• 3.1 气孔率42-45
• 3.1.1 气孔率的变化规律42-44
• 3.1.2 气孔率理论预测模型44-45
• 3.2 平均气孔直径与孔隙密度45-48
• 3.3 气孔形貌因子48-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 藕状多孔Cu-1.3wt%Cr合金的显微组织52-66
• 4.1 定向凝固下Cu-1.3wt%Cr组织52-55
• 4.2 显微组织对气孔结构的影响55-61
• 4.2.1 枝晶间距对气孔结构的影响56-59
• 4.2.2 初生β相的对气孔形核的影响59
• 4.2.3 凝固组织对气孔结构的影响59-61
• 4.3 气孔结构对显微组织的影响61-64
• 4.3.1 晕圈现象61-63
• 4.3.2 气孔对晶粒生长的影响63-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 结论与展望66-70
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-78
• 附录A(攻读硕士学位期间发表学术论文）78

【参考文献】

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本文编号：685610