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CuSb和SnSb化合物形成合金熔体热处理及凝固的研究

作　者: 陈轶平
导　师: 刘兰俊
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 二元化合物形成合金 熔体结构转变 熔体热处理 凝固行为 凝固组织
分类号: TG111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


目前，通过各种衍射手段和对结构敏感物理量的研究，已经发现部分合金熔体中存在着类似固态结构的拓扑及化学短程有序结构。特别是对于化合物形成合金，由于其熔体中各组元间强烈的相互作用，其粒子与粒子间的结合方式比其它液体结构更为复杂。本文以强制冷却结合普通凝固手段的方法，研究了熔体热处理对二元化合物形成合金Cu-Sb合金及Sn-Sb合金凝固的影响，得到以下主要结果：首先，探索了不同的熔体热处理对不同成分的Cu-Sb合金凝固行为及凝固组织的影响。通过对Cu-Sb合金的强制冷却凝固组织和空冷的凝固组织的对比，结合对空冷的凝固行为分析，熔体冷却速率的增大时，原有共晶生长的稳定性被打破；二次臂侧向生长受到快速散热的影响，所以难以形成；共晶体从液相中的直接析出受到抑制，有利于凝固组织的均匀化；而过热温度对凝固影响没有发现较为明显的规律，在没有其它实验手段验证的条件下，只能推测其凝固组织有无显著变化的原因在于其熔体结构是否发生了变化。然后，为更有针对性地研究熔体热历史对凝固的影响，基于前期研究的结果---温度诱导Sn-Sb合金熔体结构转变，以熔体结构转变为切入点，根据合金熔体结构转变的温度范围，选择适当的熔体处理温度，即分别在合金熔体结构转变前后的某一温度进行熔炼、保温，研究了熔体结构转变与否对合金凝固行为及凝固组织的影响。为了考察低温熔炼、保温时合金熔体是否发生结构转变，采用直流四电极法对Sn-Sb合金熔体在保温条件下的电阻率行为进行了研究，该实验结果为Sn-Sb合金熔体处理温度的确定提供科学依据。结果表明：温度诱导合金熔体结构转变对凝固行为及凝固组织有明显的影响，低于合金熔体结构转变温度熔炼、保温时，熔体凝固所需的过冷度较小，凝固组织粗大。此时的合金熔体中存在较多的类固型原子团簇，促进初生化合物相的形核和生长，从而抑制了后期的包晶转变；而在高于合金熔体结构转变温度熔炼、保温时，低温下的类固型原子团簇逐渐消失，使得凝固过冷度增加，导致在更低的温度下形核时形核率增大，初生化合物相细化且分布弥散，同时也促进了随后包晶转变的进行，致使最终的凝固组织显著细化、分布均匀；化合物相的形态圆钝。本文的研究结果及所观察到的现象、规律有助于对凝固微观机理的深入认识，为研发新型合金材料、改进材料加工工艺方法提供了科学依据。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-24
  1.1 液态结构的相关理论  12-17
    1.1.1 液态结构的认识和描述  12-14
    1.1.2 液态结构的主要研究方法  14-15
    1.1.3 液态结构的研究进展  15-17
  1.2 化合物形成合金及其熔体结构  17-19
    1.2.1 化合物形成合金简介  17-18
    1.2.2 化合物形成合金熔体结构特点  18-19
  1.3 合金熔体结构与凝固的相关性  19-20
  1.4 动力学急冷快速凝固  20-22
    1.4.1 动力学急冷快速凝固原理  21
    1.4.2 动力学急冷快速凝固的传热特点  21-22
  1.5 本论文研究工作的主要内容及意义  22-24
第二章 实验部分  24-29
  2.1 引言  24
  2.2 实验内容  24-29
    2.2.1 凝固实验  24-26
    2.2.2 电阻率实验  26-29
第三章 熔体热处理对CUSB合金凝固的影响  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 实验过程  29-30
  3.3 实验结果与讨论  30-39
    3.3.1 Cu-31%Sb合金凝固研究  30-34
    3.3.2 Cu-40%Sb合金凝固研究  34-36
    3.3.3 Cu-50%Sb合金凝固研究  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 SNSB合金电阻率的保温法研究  40-44
  4.1 引言  40
  4.2 实验过程  40-42
  4.3 实验结果及分析  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 熔体结构转变对SNSB合金凝固的影响  44-60
  5.1 引言  44-45
  5.2 实验方法  45-46
  5.3 实验结果与分析  46-58
    5.3.1 熔体结构转变对Sn-30%Sb合金凝固的影响  46-49
    5.3.2 熔体结构转变Sn-10%Sb合金凝固的影响  49-52
    5.3.3 Sn-42%Sb合金凝固研究  52-53
    5.3.4 熔体结构转变影响凝固的热力学理论分析  53-58
  5.4 熔体结构转变对凝固组织物理性能的影响  58
  5.5 本章小结  58-60
第六章 全文总结与展望  60-63
  6.1 本文的主要研究内容  60
  6.2 本文的主要研究结果及结论  60-61
  6.3 本文的创新之处及前景展望  61-63
参考文献  63-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学（物理冶金） > 金属物理学 > 金属的液体结构和凝固理论
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