学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
Al-4.5%Cu合金定向凝固组织与性能研究
作 者: 吴强
导 师: 司乃潮
学 校: 江苏大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 定向凝固 抽拉速率 微观组织 枝晶间距 原位拉伸 断裂 力学性能
分类号: TG146.21
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 164次
引 用: 1次
阅 读: 论文下载
内容摘要
目前国内外对于定向凝固组织的影响因素的研究一般集中在定性分析,关于定向凝固组织与可控凝固参数关系的定量研究极少。在前人研究的基础上,本文分析了定向凝固中的主要影响因素,研究定向凝固Al-4.5%Cu合金组织的演变规律;着重研究了抽拉速率与枝晶间距的定量关系,建立了界面局域平衡条件下定向凝固枝晶间距与抽拉速率的理论模型;并对不同抽拉速率的定向凝固Al-4.5%Cu合金的力学性能及断裂机理进行了比较研究。本文用下拉式定向凝固设备,当抽拉速率为20~220μm/s时,制备了一系列定向凝固Al-4.5%Cu合金试样。首先研究了微观组织演变,特别是一次枝晶间距变化规律。结果表明:定向凝固组织具有明显的方向性,晶粒沿固液界面法线方向生长,偏离轴向生长的晶粒被淘汰。在特定温度梯度下,抽拉速率由小到大变化时,微观组织由粗大低速胞状晶、胞枝晶混合组织、树枝状晶依次变化;抽拉速率增大使组织细化,小于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较大,大于100μm/s时,减小幅度较为平缓。本文着重研究了抽拉速率对定向凝固组织性能的影响,根据Hunt模型和Bower的理论,建立界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型。当抽拉速率为100~220μm/s时,一次枝晶间距的理论模型计算值与实测值相吻合,误差小于6.5%。本模型可为预选定向凝固工艺参数及组织分析提供参考。本文通过SEM原位拉伸实验及抗拉强度、延伸率、硬度等力学性能检测,进一步研究了定向凝固Al-4.5%Cu合金的断裂机理和抽拉速率对其基本力学性能的影响。结果表明,抽拉速率为U=200μm/s的试样B与抽拉速率为U=60μm/s的试样A相比,抗拉强度提高16.7%,同时延伸率提高85.9%,硬度提高67.5%;随着抽拉速率的增加,合金的断裂机理由准解理断裂机理转变为延性断裂机理,说明抽拉速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金的断裂机理和基本力学性能影响显著。
|
全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 符号表 10-11 1 概述 11-27 1.1 定向凝固技术研究现状 11-22 1.1.1 定向凝固原理 11-13 1.1.2 定向凝固技术的发展 13-16 1.1.3 定向凝固方法及理论研究进展 16-21 1.1.4 定向凝固技术的应用及前景展望 21-22 1.2 AL-CU合金特点及应用 22-24 1.2.1 Al-Cu合金的基本性能 22-23 1.2.2 Al-Cu合金在定向凝固方面的研究进展 23-24 1.3 本文主要研究目标、内容及可行性 24-27 1.3.1 本文的研究目的和意义 24-25 1.3.2 本文的研究内容 25-27 2 实验研究方案 27-35 2.1 定向凝固实验 27-32 2.1.1 实验目标及方案 27-28 2.1.2 定向凝固设备 28-30 2.1.3 定向凝固实验选材 30 2.1.4 定向凝固实验内容及步骤 30-32 2.2 微观组织成分分析 32-33 2.2.1 相变温度分析 32 2.2.2 合金成分及相构成分析 32-33 2.2.3 金相组织观察 33 2.3 力学性能检测 33-35 2.3.1 宏观拉伸性能 33 2.3.2 原位拉伸实验 33-34 2.3.3 硬度检测 34-35 3 AL-4.5%CU合金定向凝固组织研究 35-49 3.1 组织的相构成 35-37 3.2 定向凝固组织的选择机制 37-44 3.2.1 胞晶的形成 37-39 3.2.2 胞晶、枝晶的演变 39-41 3.2.3 枝晶的形成及细化 41-44 3.3 定向凝固一次枝晶间距研究 44-49 3.3.1 枝晶间距测量方法 44-47 3.3.2 定向凝固Al-4.5wt%Cu合金枝晶间距研究 47-49 4 抽拉速率与定向凝固组织关系的研究 49-65 4.1 定向凝固过程的传热分析 49-52 4.2 定向凝固组织与界面生长速率的关系 52-57 4.2.1 枝晶间距的理论模型 52-53 4.2.2 定向凝固组织与抽拉速率的关系 53-57 4.3 实验系统传热分析与参数计算 57-60 4.3.1 加热区中试样与加热装置问的传热系数α_H 57-59 4.3.2 试样液-固界面的前沿液相中的温度梯度 59 4.3.3 凝固潜热对抽拉速率的影响 59-60 4.4 论值的计算及对比分析 60-63 4.5 抽拉速率与定向凝固组织关系式的分析与推广 63-65 5 定向凝固AL-4.5%CU合金的力学性能及其原位拉伸研究 65-77 5.1 抽拉速率对力学性能的影响 65-73 5.1.1 宏观力学性能分析 65-66 5.1.2 断裂过程的SEM原位拉伸研究 66-71 5.1.3 断口形貌观察与分析 71-73 5.1.4 硬度分析 73 5.2 讨论 73-74 5.3 研究前景 74-77 6 结论 77-79 致谢 79-80 参考文献 80-85 攻读学位期间科研情况 85-86
|
相似论文
- (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
- 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
- Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
- 新型银基无镉中温钎料组织性能的研究,TG425.2
- 废旧聚酯纺织品的回收再利用研究,X791
- 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
- ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究,TQ323.7
- 利用城市给水厂污泥制砖技术研究,X703
- 基于协同学的信息生态链断裂问题研究,G201
- 不对称催化磺酰胺基取代反应,O621.25
- 船舶结构的疲劳寿命评估及动态断裂研究,U661.4
- 结合多种活性自由基聚合方法和点击化学制备星形杂臂聚合物,O631.3
- 镁合金板状坯材挤压参数的研究,TG379
- 芳纶1313织物及其增强硅橡胶复合材料的性能研究,TB332
- 滑石粉的改性研究及其对回收PP的增强增韧,TQ325.14
- 普碳钢中添加ZrO2纳米粒子对其组织和力学性能的影响,TB383.1
- 表面修饰石墨烯的制备及其对复合材料力学性能的影响,TB332
- 钢锭定向凝固过程的数值模拟与中空侧壁保温效果研究,TG111.4
- 低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究,TQ174.1
- 大直径PTT/PET皮芯型复合单丝成形工艺及性能的研究,TQ340.64
- 粘扣带结构与力学性能研究,TE931.2
中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 铝
© 2012 www.xueweilunwen.com
|