强磁场下Cu-Co液相烧结过程中颗粒粗化行为研究

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颗粒粗化是液相烧结、半固态加工、中空材料制备、夹杂物控制等过程的核心问题,而对于液相烧结工艺来说,由于其具有成分均匀、硬度高、屈服强度高等的优点,因而被广泛应用于高性能材料制备中。研究液相烧结过程中颗粒的粗化行为对于控制液相烧结过程、改善材料的微观组织进而提高性能具有重要意义。本文通过在无磁场和12T磁场作用下对不同固相体积分数的Cu-Co合金进行不同烧结温度的热处理实验,研究了合金微观组织的演变过程,考察了 Co颗粒的尺寸变化及其分布情况,分析了强磁场对颗粒粗化过程的作用机制。主要研究结果如下:(1)12T强磁场的施加加速了 Co颗粒在液相Cu基体内的粗化过程,增大了颗粒的粗化速率,颗粒的尺寸分布曲线发生“宽化”并且峰值向大尺寸方向移动,强磁场诱发Co颗粒沿磁场方向发生接触、合并进而形成链状排列组织,同时强磁场对于改善液相烧结过程中试样的相对密度具有一定的作用。(2)随着保温温度的升高,强磁场引起的Co颗粒粗化速率增加幅度有所减弱,Co颗粒形成链状排列组织的程度减弱。随着Co颗粒体积分数的减小,Co颗粒形成链状排列组织的程度增加且颗粒发生了沿磁场方向拉长的现象。(3)强磁场的施加增大了颗粒间的合并几率,对于不同体积分数下的Cu-Co体系中均存在以晶界迁移方式的颗粒合并,随着Co颗粒体积分数的减少,还发现以颈部长大方式的颗粒合并,但是磁场的施加并未增加该种合并方式的出现几率。(4)Co颗粒粗化动力学符合(?)3 ∝t的粗化规律,颗粒粗化机制为扩散控制机制。强磁场诱发的磁极间相互作用、洛伦兹力和磁化能等效应是促进颗粒粗化过程、形成链状排列组织的主要原因。
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