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《共晶系合金的深過冷與塊體非晶合金晶化研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要快速凝固技術(shù)不僅可以顯著改善已有材料的微觀組織結(jié)構(gòu)和提高其性能，還可以研制在常規(guī)條件下難以制備、具有優(yōu)異性能的新型材料。由于深過冷技術(shù)可有效地實(shí)現(xiàn)三維大體積液態(tài)金屬的快速凝固，并可在慢速冷卻條件下，深入研究快速凝固的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)，它已經(jīng)成為快速凝固理論研究的前沿。本文運(yùn)用玻璃熔覆法對(duì)簡單共晶系(二元和蘭元)合金的避冷行為進(jìn)行了研究。二元共晶臺(tái)金生長涉及兩個(gè)固相從一個(gè)液相中競(jìng)爭形核和協(xié)同生長，這個(gè)過程受到過冷度、環(huán)境氣氛和異質(zhì)核,b自cJ影響。本文首先采用Ni81Pl口共晶臺(tái)金為模型，研究了隨著過冷度的增加，其凝固組織發(fā)生的一系列變化。在小過冷度下，共晶合金中的兩相a．N
2、i與Ni3P協(xié)調(diào)生長成規(guī)則的棒狀共晶。在中等過冷度下，凝固組織從規(guī)則棒狀共晶向不規(guī)則的粒狀共晶組織轉(zhuǎn)化，隨著過冷度的增大，粒狀共晶團(tuán)在凝固組織中所占的體積分?jǐn)?shù)越來越大。我們提出枝晶狀共晶的熔斷模型來解釋粒狀共品組織的形成。在深過冷廑下，凝固組織又演化成顯微結(jié)構(gòu)細(xì)小的胞狀共晶團(tuán)組j；l{，通過固／液界面穩(wěn)定性理論可以很好的解釋這類組織轉(zhuǎn)變。此外，本文還通過對(duì)Ni·p臺(tái)金中的兩相進(jìn)行形核分析，從理論上描述了該合金系共晶共生區(qū)的形成規(guī)律。并通過對(duì)不同成分的Ni-P合盒的凝固形貌隨過冷度變化進(jìn)行考察，不但描述了Ni—P臺(tái)金共晶共生區(qū)的形狀和位置，還分別研究了初生相a．Ni(亞共晶
3、相)和Ni3P(過共晶相)的凝固組織形貌隨過冷度增加的演化規(guī)律。在對(duì)金屬的晶粒細(xì)化研究中發(fā)現(xiàn)，過冷熔體會(huì)發(fā)生亞穩(wěn)液相分離現(xiàn)象，即從一個(gè)成份均勻的液相分離為兩個(gè)成分不同的液相。相分離的機(jī)制有二：形棱長大和調(diào)幅分解，對(duì)于后著，其顯微組織可以用一種網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)來表征，相分離的形貌可以通過·映速冷卻的方法“凍結(jié)”下來。Cahn預(yù)測(cè)過冷熔體液相分離的波長九在一個(gè)臨界過冷度下將隨過冷度的增大而減小，這在過冷Pd82Sil8臺(tái)金熔體的實(shí)驗(yàn)中可以得到證實(shí)。當(dāng)過冷度超過一個(gè)臨界值，液相分離的網(wǎng)格狀組織由于表面張力過大，將會(huì)破碎成～些納米級(jí)的滾滴。隨著過冷度增大，液相分離的臨界波長減小，破碎液
4、浦的尺寸也變的更小。最終制魯出最大直徑為廬2mm的塊體納米Pd82si。8合金材料，其納米相尺寸為30～50nm，且分布均勻。本文采用玻璃熔覆法凈化Pdszsi。8合金熔體，以減少熔體內(nèi)部的異質(zhì)核心。通過控制其形核過程，從而在較低的冷卻速率下使熔體能夠過冷到L(玻璃轉(zhuǎn)變溫度)以下，從而得到大塊非晶合金。利用經(jīng)典的形核和晶體生長理論，計(jì)算了Pd82sil8合金的時(shí)間一溫度一轉(zhuǎn)變曲線(即TTT圖)，依此確定在均勻形核條件下，形成Pd82si】8非晶合金的臨界冷卻速率，并分析了影響該合金臨界冷卻速率的相關(guān)因素。理論計(jì)算表明，形成非晶含金的臨界冷卻速率與異質(zhì)核心的存在有密切聯(lián)系，
5、通過凈化合金熔體的方法可以大大降低合金形成非晶的臨界冷卻速率。進(jìn)而，研究了添加Cu元素對(duì)Pd—si基合金凝固組織演化和非晶形成能力的影響。非晶合金的結(jié)晶過程是一種固態(tài)的亞穩(wěn)非晶向平衡晶態(tài)的相轉(zhuǎn)變過程，它與樣品的處理工藝與熱歷史有重要的聯(lián)系。本文通過控制塊體Pd82si。8非晶合金的冷卻方式和其后的晶化過程，得到較均勻的納米晶／非晶復(fù)合材料，即在非晶基體中均勻分布著尺寸為3～Snm的晶粒。同時(shí)，利用相變動(dòng)力學(xué)方法研究了塊體Pd775Cu6Sil65非晶合金中的晶化行為，用Kissinger方程計(jì)算了其晶化表觀激活能，并分析制備過程中一些因素在塊體非晶樣品晶化過程中所起的作用
6、，為塊體非晶的研究與應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。此外，利用Pringogine提出的耗散結(jié)構(gòu)理論分析了在遠(yuǎn)離平衡態(tài)，深過冷熔體所具有的非線。眭、非平衡的熱力學(xué)過程。從自組織的角度描述了過冷熔體從混沌無序的初態(tài)到穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)自組織的演化過程和規(guī)律，為研究非平衡態(tài)材料提供了一種新的思路。關(guān)鍵詞：過冷形核液相分離共晶合金塊體納米材料塊體非晶合金晶化耗散結(jié)構(gòu)IIAbstractItiswellknownthatrapidsolidificationofmeltsmayrefinetheirmicrostructurc，andthusimprovematerialproperties．S
7、omenewmaterialswhicharedifficulttosynthesizeusingconventionalwayscanbereproducedbyrapidsolidification．Hie,hundercoolingofmeltscallresultinrapidsolidificationofmeltsatlowcoolingrates，therebyprovidingapossiblewaytoextensiveresearchonrapidsolidificationkinetics．Therefo
