資源描述：
《自蔓延法制備cucr合金基礎(chǔ)的研究》由會員上傳分享，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、東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要CuCr合金是目前被廣泛應(yīng)用的，在世界上占主導(dǎo)地位的真空斷路器觸頭材料。國內(nèi)外許多研究表明：CuCr合金的性能取決于其顯微結(jié)構(gòu)，CuCr合金的顯微組織細(xì)化、成分均勻化能大幅度提高其電氣性能，因此，采用適當(dāng)?shù)墓に囀侄蝸韮?yōu)化CuCr合金的顯微結(jié)構(gòu)是目前該合金制備的一個重要方面。本文在吸取自蔓延高溫合成和電磁冶金等材料制備技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)了一種自蔓延熔鑄加電磁攪拌來制備難混溶合金的技術(shù)，該工藝把傳統(tǒng)制備難混溶合金的三個階段即：純金屬的制備、坯料的壓制燒結(jié)和合金的制備成型合并成一個從還原反應(yīng)到鑄造成型的一個連續(xù)的短流程，該技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1．原料
2、成本低廉。2．反應(yīng)后直接形成合金，避免了純合金在熔鑄過程中的氧化問題。3．反應(yīng)快，操作過程簡單。4．合金的致密度好，兩相之間偏析少。5．可以形成小批量生產(chǎn)的短流程。本論文綜述了合金的制備方法，提出了自蔓延合成CuCr合金的一條新的工藝路線，并從熱力學(xué)和動力學(xué)方面進(jìn)行了理論上的研究，并對該工藝中反應(yīng)部分的原料配比及渣相進(jìn)行了研究，對合金的凝固過程設(shè)計了熔鑄法和電磁攪拌法兩種路線，利用SEM觀察其微觀結(jié)構(gòu)，硬度測試分析了合金的基本機(jī)械性能。通過熱力學(xué)計算表明體系的絕熱溫度為2848K，遠(yuǎn)大于自蔓延反應(yīng)發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)判據(jù)1800K，反應(yīng)易于發(fā)生。系統(tǒng)地研究了添加物CaF：和KCl0。的加入量
3、對體系絕熱溫度和產(chǎn)物汽化分率的影響，以及反應(yīng)物預(yù)熱溫度對產(chǎn)物汽化分率的影響，確定體系不采用反應(yīng)物預(yù)熱制度，KCIO。加入量的增加和產(chǎn)物的汽化分率呈線性關(guān)系，因此，KCIO。的加入量以保證體系反應(yīng)的順利進(jìn)行為宜，CaF。的加入量為相當(dāng)于Cr：0。摩爾量的1．33倍以內(nèi)時，體系的絕熱溫度不受影響，大于1．33倍時，體系絕熱溫度低于產(chǎn)物的汽化點(diǎn)。以Al為還原劑，CuO和Cr：0。為原料，生成Cu+Cr+A1。0。的反應(yīng)吉布斯自由能在標(biāo)態(tài)下最負(fù)，說明反應(yīng)生成的趨勢最大，生成物最穩(wěn)定。CaF。在溫度超過1800’2時，比A1：O。穩(wěn)定，而當(dāng)其吉布斯自由能大于A1：03時，已為固態(tài)，所以，還原
4、A1。0。的可能性不大。借助DTA技術(shù)對體系的反映過程動力學(xué)分析對CuO+M體系分別運(yùn)用Kissinger法和Freeman—Carroll法進(jìn)行了動力學(xué)分析討論，計算了體系的表觀活化能和反應(yīng)級數(shù)；并且分析討論了cr。03+hl體系和CuO+Cr。0a+A1體系在沒有發(fā)熱劑和加入發(fā)熱劑兩種情況下各項(xiàng)參數(shù)的變化情況。具體結(jié)論如下：CuO+A1體系中CuO分兩步還原：第一步還原為Cu。0，體系中表觀活化能為669．32KJ／mol，，669320反應(yīng)級數(shù)為0．7，反應(yīng)速率方程為竿=lj}(1一口)”=3．8315×105P一1r(1一口)“7；第口f二步還原為金屬Cu，體系中表觀活化能
5、為1195．42KJ／mol，反應(yīng)級數(shù)為0．9。反ll東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要應(yīng)潦率方程為掣=毒Q一口r=8．862x105￡一擴(kuò)矗一口y9。Cr。Oa+A1體系中只發(fā)生dt了一令敖燕反應(yīng)，且敖熟峰綴小。俸系靜表鼴滔純戇為331。24KJ／m01，反應(yīng)綴數(shù)為l+0931。愛應(yīng)速率方程為等=盤(1一g≯=4．19x106#—ir(1～g)。8。atCuO+Cr。0。+A1鋒系孛只有一個教熬蜂，表甓缽系中CuO、Cr藏稻鋸粉滋對反藏，體系的表觀活化能為287．21KJ／mol，反成級數(shù)為1．2033，反應(yīng)速率方程為掣：女(1一口y=5．5×105e一—而一(1一a)12。隨著體系的升溫
6、速率升高，峰頂溫度升壤、高，而且峰變得扶陡，但是對體系的表觀活化能和反應(yīng)級數(shù)影響不大。發(fā)熱劑的魏入侵褥反應(yīng)敖熱量增大，焉且反應(yīng)灄度有所下降，餐燕對體系靛表溪活托髓影響不明顯。研究漆系組成可以為配料提供域論依據(jù)及提高渣金分離效采。在A120。一cao二元系中，當(dāng)溫度毫予1460℃對，綴成在共最點(diǎn)附近的熔渣熬度低予0．5Pa。s，屬于流動性較好的渣。在A1：03一caO—MgO的兩個基晶點(diǎn)處，氧化鈣較多的，粘度較低，照糕凌縫濕度變化較乎穩(wěn)，在溫度遮1400℃時，糕度融低于0。02Pa．S，當(dāng)溫度等于1500"C時，粘度融經(jīng)小于0．03Pa．s。在A1：0。一cao體系中加入適量的添加劑
7、氧化鎂，能夠降低熔渣粘度-本文采用模型n2警exp(等)，并用相關(guān)文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算出A1“和ca”的作用系數(shù)為L=y—yc[2．71330687×104-163，01T+(一9。7794153×104+220，30T)(y^-y。)】，勢詩算了三令不月組戲螅該渣系的粘度。數(shù)學(xué)模型所求的粘度值與試驗(yàn)測擻值基本相符。Alz魄對A1。03一CaO渣糖淡靜影嫡里攆物線形。通過采用叁蔓延熔鑄技術(shù)，初步確定了厚度為8啪的合金薄片的冷卻，可視為快速冷卻。根據(jù)鋁熱還原CuO和Cr=
