共晶合金深过冷快速凝固组织形成的研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:suddysand
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
深过冷共晶合金凝固时常形成反常共晶,关于其形成机理人们进行了很多研究,提出了多种理论。近年来,有关反常共晶的形成是溶质过饱和的初生固相,在温度再辉过程中因重熔而瓦解的观点获得了广泛的认可。然而,对于哪种因素可能影响初生固相的重熔,进而影响到反常共晶的形成,并没有系统的研究。此外,过冷熔体快速凝固形成的亚稳相,常常在后续的慢速凝固阶段发生分解,阻碍了亚稳相结构、性能特别是其应用方面的研究。本文首先对共晶合金深过冷快速凝固时初生共晶重熔分数与熔体过冷度以及合金性质的关系进行理论分析,以 Ag-Cu、Ni-P以及Pd-P共晶合金为对象进行了过冷凝固实验,对所提重熔理论进行了实验验证。接着以Co-B合金为对象,对其在深过冷凝固过程中的亚稳相稳定问题进行探讨,取得的成果如下:  基于过冷熔体中共晶生长的理论模型(LZ模型),导出了初生共晶在温度再辉过程中重熔分数的表达式,考察了溶质再分配系数 k,液相线斜率 m以及共晶点位置成分Ce对初生固相重熔分数的影响。结果表明,初生固相的重熔分数不仅随熔体过冷度的增大而上升,而且还跟合金性质参数有关。溶质再分配系数 k越大,液相线斜率m越小,初生固相中的溶质过饱和度越大,温度再辉时初生固相重熔分数越大,越容易形成反常共晶。反之,则不易于形成反常共晶。当 k接近零,如具有严格化学计量比的金属间化合物,以及m很大的深共晶,初生固相几乎不被重熔。共晶点成分Ce的变化只影响初生固相的溶质过饱和度,但对初生固相重熔分数影响不明显。  在三种具有代表性的共晶合金Ag-39.9at.%Cu(固溶体-固溶体),Ni-19.6 at.%P(固溶体-严格化学计量比金属间化合物)和 Pd-16.0at.%P(严格化学计量比金属间化合物-严格化学计量比金属间化合物)中,Ag-39.9at.% Cu共晶合金深过冷快速凝固时,初生共晶组织中α-Ag、β-Cu两个相都被重熔,以致在反常共晶组织中不管是α-Ag还是β-Cu都没有取向性。Ni-19.6 at.%P共晶合金凝固时,只有固溶体相α-Ni被重熔,而具有严格化学计量比的金属间化合物β-Ni3P相没有被重熔,所以在反常共晶中α-Ni取向不一致,而β-Ni3P取向高度一致。由两个都是严格化学计量比金属间化合物组成的Pd-16.0at.%P共晶合金,在快速凝固过程中初生共晶组织没有被重熔,因此没有反常共晶的形成。上述实验结果和理论预测完全一致,进一步证明反常共晶是因初生固相重熔所致。  使用薄片试样抑制快速凝固时的再辉度,成功避免了初生共晶组织的重熔,将所得试样在热模拟上快速加热至共晶温度之下不同的温度,观察其组织,在Ag-39.9at.%Cu层片共晶试样中,不管是α-Ag还是β-Cu都被重熔,以致在形成的反常共晶中α-Ag和β-Cu都没有明显的取向性。而Ni-19.6 at.%P共晶试样,只有α-Ni被重熔,在所形成的反常共晶中,α-Ni取向不一致,而β-Ni3P始终保持高度一致的取向。  对Co-18.5at.%B共晶成分附近合金的过冷凝固实验表明,存在一个~60 K的临界过冷度。当合金熔体在该临界过冷度以下凝固时,凝固进程依据平衡相图进行,凝固组织由α-Co和Co3B相组成。而在该临界过冷度以上凝固时,亚稳相Co23B6取代稳定相Co3B在熔体中优先形成,且只要冷却速率大于25K/min,亚稳相 Co23B6就可以保留到室温。X射线粉末衍射全谱拟合结构精修结果表明,亚稳相Co23B6属于面心立方的Cr23C6-type结构类型,空间群为Fm3m(225),晶格常数为a=10.4912(1)?。亚稳相Co23B6的熔点和共析分解温度分别为1348 K和1208 K。在1208-1348 K温度范围内,亚稳相 Co23B6稳定存在,在共析转变温度以下则发生共析分解Co23B6→α-Co+Co3B,其等温分解TTT曲线呈现出典型的C曲线形状,鼻尖温度为1023 K,上限和下限温度分别为1208 K和923 K。亚稳相Co23B6在923-1123 K温度范围内分解时激活能为213.6 KJ/mol,而在1123-1208 K范围内分解时,激活能为44.9 KJ/mol。实验结果同时表明在平衡共晶温度以下存在一个由α-Co和Co23B6组成的亚稳共晶L→α-Co+Co23B6,其共晶温度和成分分别为1343K和Co-19.6at.%B。
其他文献
第二代高温超导REBa_2Cu_3O_(7-δ)(REBCO)薄膜具有强载流能力、高不可逆场及良好的机械性能等特点。SmBCO作为REBCO体系中的一种,与传统的超导材料YBCO相比其临界转变温度及临界电流较高,在电力传输、电能存储、强磁场等领域有着非常广阔的应用前景。目前,在第二代超导薄膜制备过程中仍然存在大量的瓶颈问题需要解决,如薄膜中组分不易控制、沉积速率低、薄膜中非c轴取向晶粒及其他杂相颗
学位
事业单位档案管理工作涉及事业单位工作的各个方面,是单位经营管理下非常重要的一项工作内容,加强档案管理创新能够提高档案价值.文章主要对事业单位档案管理存在的问题进行
随着我高科技时代发展,信息化时代统计经济工作速度越来越与时俱进,我国信息化时代已经面向全国各个行业,提高信息时代统计工作需要与现代实际发展相结合,准确做好统计数据精
纳米容器通常是一种纳米尺寸级的中空微球,在生化和分离等方面具有许多潜在的用途。而环糊精作为超分子化学中的第二代主体化合物代表,其空腔可包结多种分子,目前已得到了广
金属粉末注射成型(MIM)因其制品具有高质量、高精度等优点成为近年来粉末冶金工业研究的热点。铜及铜基合金因具有导热率高、塑性好、延展率大、常温下与氧亲和力小、耐腐蚀性强等一系列优点,在现代导电导热材料、摩擦材料等方面占据了重要的地位。本文主要利用粉末注射成型技术制备铜基摩擦材料,优化了材料制备过程中的各工艺参数。在基本工艺研究的基础上,借助扫描电镜、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机等仪器设备,对铜基粉
沙质土壤颗粒较粗,缺乏有机质,存在土粒分散,结构不良,土壤养分含量低,土壤对水分和养分的保持能力弱等问题,不仅使土壤生产力低,还使施入到土壤中的养分随水流失而对水环境
随着我国经济的飞速发展,企业劳动关系管理制度也在不断的健全.企业劳动关系管理是雇佣方以及被雇佣方在市场经济体制下形成的共同利益关系,依法加强企业的劳动关系管理对企
随着当代电子产品朝着速度更快、体积更小、功率更高的方向发展,提高基片材料的热导率越来越引人关注。人工合成金刚石的技术日趋成熟使得金刚石产品应用在电子工业上逐渐成为可能。本文采用热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,以CH4和H2为反应气体,在铜上沉积了金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、维氏硬度计进行检测分析,研究了工艺参数对金刚石薄膜生长及过渡层膜/基结合性
随着社会主义现代化建设的不断加强,信息及水水平的发展也呈现出高效发展的趋势,随着信息化技术在社会生活中的应用逐渐增多,企业内部的各项管理方式和要求也随着水涨船高,为
期刊