强磁场对Al-5％Mn合金析出相凝固行为的影响

发布时间：2020-09-27 14:23

　　材料的发展对国民经济和科技的飞速发展起到了至关重要的作用,随着科技的不断进步,对材料的各项要求也越来越高。在材料科学领域,开发新技术、采用新工艺是提高材料性能和开发新材料的重要途径。 Al-Mn合金具有许多优异的物理特性和化学特性,是工程应用中的一种十分重要的金属材料。如果合金中的锰分布均匀,则它们的热加工性能与冷加工性能与工业纯铝非常接近,但综合性能却比纯铝高很多。Al-Mn合金的铸造性能不好,因为其凝固范围很窄,流动性低,所以按照常规的方法难以获得均匀的组织。强磁场能够将大强度的磁化能量无接触地输入到材料中,改变材料的热力学状态,并对材料产生力的作用,从而对材料的凝固等相变过程,组织的形态分布和微结构等产生巨大的影响。因此,强磁场的应用为新材料制备开辟了新的研究领域,具有广阔的发展前景。本文介绍了强磁场的发展概况,阐述了强磁场在材料科学方面的一些应用及其对材料性能的影响。研究了场强达12T的强磁场条件下Al-Mn合金中Al_6Mn析出相的凝固行为,较系统地考察了强磁场中合金析出相凝固的现象、规律和机制,揭示了强磁场中析出相的演化过程,并对其凝固行为做了初步探讨,得到以下结论: 1.强磁场条件下Al-Mn合金中Al_6Mn析出相以c轴平行磁场方向取向,且Al_6Mn相晶体的长轴与c轴垂直,形成垂直磁场的规则层状组织。 2.Al-5%Mn合金在10T强磁场中从全熔态和半固态下凝固,所得取向组织相似,但半固态凝固条件下所得组织更为细小。 3.在不同强度强磁场中凝固,Al-5%Mn合金都能形成取向组织,且随着磁场强度的增加、晶粒尺寸的增大,取向程度不断增大。 4.经不同保温时间凝固时,随着保温时间的延长,Al_6Mn析出相聚合长大程度也逐渐增强;且保温20分钟时已基本能形成连续的链状组织。 5.由热力学分析得到,铁磁性晶体和顺磁性晶体将以磁化率最大的晶体轴平行磁场取向,抗磁性晶体将以磁化率绝对值最大的晶体轴垂直磁场取向。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TG146.21
【部分图文】：

合金相图,合金相图

区间延伸较长，在不平衡结晶的条件下将导致晶内偏析);(3)溶解度的急剧降低，在室温下实际上等于零。Al一Mn系二元平衡相图如图2.1所示的合金共晶组成为 1.95%Mn。在共晶温度658℃的最大溶解度为1.82%Mn，而在20℃时只能溶解0.2%。合金中常见的化合物是A16Mn，是由液相和A14Mn经包晶反应生成的。由相图可知，在亚共晶部分结晶温度范围很窄，仅0.5~10℃，几乎与纯铝的熔点相同。液相线与固相线近似水平线，说明平衡结晶时，已结晶的固溶体与残留液体之间的成分差别很大。加上锰在液相中的扩散速度远低于其它合金元素，故在结晶时极易形成锰的偏析。由于锰的偏析，使产品(特别是板材)在退火后出现粗大晶粒。这是因为锰强烈提高铝的再结晶温度

示意图,强磁场,实验装置,示意图

2.3实验仪器设备机构2，3.1超导强磁体实验装置超导强磁体实验装置主要由7部分组成，如图2.2所示。磁场中心的磁感应强度在0一14T之间可调;采用WZK一1温度调节仪控制其中的温度，控温精度为士1℃;加热炉置于超导磁体的空腔内，加热温度可达1000℃;石墨管和不锈钢杆通过螺纹连接将试样悬挂在加热炉中。续续’’魏魏 lllllllllll…… lll…………州州州州州州州州引引一一一一一一一一一 !!!!!!!lll图2.2超导强磁场实验装置示意图 F19.2.2SehematiediagramoftheexPerimentaldevieeofmetalsolidifieationinmagneticfieldl一 SamPleframe，2一Water一 eooleover，3一 Heatingfumace，4一 SuPereonduetormagnet，5一SamPle，6一 Quenchingtank

局部放大图,二元合金相图,局部放大图,合金棒

%的金属Al和10%的Al一Mn中间合金，在真空一Mn合金，并在氢气保护下浇铸到孔径约10分均匀的合金棒。将合金棒分割成20一30tnm石墨管中备用。合金相图中Al端的局部放大图。从图中可以看℃，为了研究强磁场对液态和半固态材料改性820℃和低于液相线温度的732℃作为实验温度，从而揭示强磁场对液态和半固态下Al一5%M}}}}}}

【参考文献】