学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

工业纯铝凝固时铁硅杂质相的电磁效应

作　者: 杜玉华
导　师: 崔建忠
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 工业纯铝宏观组织微观组织磁场电场 Fe-Si杂质相
分类号: TG111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 34次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

纯铝由于具有一系列优良的性能,在我国国民经济的各个部门获得了广泛的应用。材料的性能与组织结构密切相关,因此研究和分析纯铝的凝固组织具有重要的作用和意义。另一方面,在材料的凝固过程中施加电磁场,会对金属凝固过程产生显著影响,对于制备新材料也具有重要的意义。因此,本文研究了工业纯铝在电磁场下的凝固组织中出现的基本现象,初步探讨了电磁场的作用机理。包括直流磁场、交流磁场、直流梯度磁场、交流电流以及电流和磁场共同作用对杂质相分布、形态、尺寸的影响；对晶内溶质含量、相组成、晶格常数及相取向的影响。这些基本问题的研究,丰富了材料电磁过程理论,为今后研究工作的开展奠定了基础。本文得到如下结论：(1)磁场处理后,直流磁场对晶粒尺寸没有明显的影响,试样中汉字状、骨骼状组织增多；交流磁场使晶粒呈扇形的柱状晶,杂质向试样心部聚集,整个试样上杂质相细碎。(2)试样经磁场处理后,β-AlFeSi相减少,α-AlFeSi相增多,交流磁场处理的试样中α-AlFeSi相含量最多。这说明,磁场的处理可以促进α-AlFeSi相的生成。另外,交流磁场处理后,试样中FeAl3相增多。另一方面,磁场处理可增加Fe、Si原子在基体Al中的浓度。(3)直流梯度磁场因其梯度小,且熔体是在很短时间内凝固的,故对晶粒尺寸没有明显的影响。梯度磁场处理后,杂质相向磁场强度增强方向聚集,试样中大部分杂质相细碎,呈短棒状排列在晶界上。(4)交流电场处理可以细化晶粒。8A(电流密度为39.31mA/mm2)的交流电流条件下,冷却速度为20℃／min时,组织细化效果好,试样中部组织大小仅为无外场时的1／7,杂质相含量比无外场条件下的少1／3；杂质相尺寸小,直径在2μm左右。组织细化,杂质相球化,有利于提高工业纯铝的塑性。电场处理可增加纯铝中Fe、Si原子固溶在基体中的浓度,且Si偏析程度减轻。XRD分析表明,与无外场处理的试样相比,电流处理后,试样顶部电极附近杂质相α-AlFeSi相增多,Al6Fe相减少,FeAl3相消失。(5)合适的电磁场参数,能够获得细化的组织。电磁场处理后,晶内Si、Fe含量基本增加,且Si偏析程度减轻。在I=16A,B=0.34T时,晶界变细,杂质相变得细碎相转变为短棒状相或块状相。XRD分析表明,与无外场处理的试样相比,电磁场处理后,试样顶部α-AlFeSi相减少甚至消失,β-AlFeSi相消失；试样中部,β-AlFeSi相减少。

全文目录

中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章引言  12-28
  1.1 课题的目的和意义  12-13
  1.2 控制铁硅杂质相的研究现状  13-17
    1.2.1 高纯化  13-14
    1.2.2 提高冷却速度  14-15
    1.2.3 添加合金元素  15
    1.2.4 热处理  15-16
    1.2.5 熔体过热  16-17
  1.3 材料电磁过程介绍  17-27
    1.3.1 材料电磁过程的发展与现状  17-18
    1.3.2 电磁凝固国内外研究现状  18-25
      1.3.2.1 磁场作用下的凝固  18-22
      1.3.2.2 电场作用下的金属凝固  22-25
    1.3.3 电磁场作用下的金属凝固  25-26
    1.3.4 电磁净化  26-27
  1.4 课题主要研究内容  27-28
第2章磁场对工业纯铝凝固组织的影响  28-54
  2.1 引言  28
  2.2 实验材料及方法  28-29
  2.3 实验结果  29-46
    2.3.1 磁场处理对宏观组织的影响  29-31
    2.3.2 磁场处理对横截面微观组织的影响  31-39
      2.3.2.1 磁场对杂质相分布的影响  31-34
      2.3.2.2 磁场对杂质相形貌、尺寸的影响  34-35
      2.3.2.3 磁场对相组成的影响  35-37
      2.3.2.4 磁场对晶内含量的影响  37-39
    2.3.3 磁场对纵截面微观组织的影响  39-46
      2.3.3.1 磁场对杂质相分布的影响  39-44
      2.3.3.2 磁场对晶内含量的影响  44-46
  2.4 分析与讨论  46-52
    2.4.1 磁场对杂质相分布的影响  46-47
    2.4.2 磁场对晶内含量的影响  47-52
      2.4.2.1 无磁场条件下的扩散  47-50
      2.4.2.2 直流磁场作用下的扩散  50-52
      2.4.2.3 在交流磁场作用下的扩散  52
  2.5 本章小结  52-54
第3章直流梯度磁场对工业纯铝凝固组织的影响  54-62
  3.1 引言  54
  3.2 实验材料及方法  54-55
  3.3 实验结果  55-60
    3.3.1 直流梯度磁场处理对宏观组织的影响  55-56
    3.3.2 直流梯度磁场处理对纵剖面微观组织的影响  56-60
  3.4 分析与讨论  60-61
  3.5 本章小结  61-62
第4章电流对工业纯铝凝固组织的影响  62-76
  4.1 引言  62
  4.2 实验材料及方法  62-63
  4.3 实验结果  63-73
    4.3.1 电流处理对宏观组织的影响  63-64
    4.3.2 电流处理对横截面微观组织的影响  64-67
      4.3.2.1 电流对杂质相分布的影响  64-66
      4.3.2.2 电流对杂质相形貌、尺寸的影响  66-67
      4.3.2.3 电流对晶内含量的影响  67
    4.3.3 电场处理对纵截面微观组织的影响  67-73
      4.3.3.1 电流对杂质相分布的影响  67-70
      4.3.3.2 电流对相组成的影响  70-73
  4.4 分析与讨论  73-74
  4.5 本章小结  74-76
第5章电流和磁场共同作用对工业纯铝凝固组织的影响  76-96
  5.1 引言  76
  5.2 实验材料及方法  76-77
  5.3 实验结果  77-92
    5.3.1 电流和磁场共同作用对宏观组织的影响  77-79
    5.3.2 电流和磁场共同作用对横截面微观组织的影响  79-84
      5.3.2.1 电流和磁场共同作用对杂质相分布的影响  79-81
      5.3.2.2 电流和磁场共同作用对杂质相形貌、尺寸的影响  81-83
      5.3.2.3 电流和磁场共同作用对晶内含量的影响  83-84
    5.3.3 电流和磁场共同作用对纵截面微观组织的影响  84-92
      5.3.3.1 电流和磁场共同作用对杂质相分布的影响  84-89
      5.3.3.2 电流和磁场共同作用对相组成的影响  89-92
  5.4 分析与讨论  92-93
  5.5 本章小结  93-96
第6章结论  96-98
参考文献  98-104
致谢  104

工业纯铝凝固时铁硅杂质相的电磁效应

内容摘要

全文目录

相似论文