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快速冷却制备Al-Cu-Zn系合金材料及其组织细化研究

作　者: 宋博
导　师: 张密林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 化学工艺
关键词: 快速冷却晶粒细化组织显微硬度
分类号: TG131
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
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内容摘要

快速冷却的方法可以使金属材料以较快的速度凝固,继而改善合金的组织,并提高合金的性能。本文采用快速冷却的方法制备了成分为Al₆₃Cu₂₇Zn₁₀、Al₅₆Cu₂₄Zn₂₀、Al₄₉Cu₂₁Zn₃₀、Al₄₂Cu₁₈Zn₄₀、Al₄₂Cu₁₈Zn_30.0Sn_10.0、Al₄₅Cu₁₉Zn_31.0Sn_5.0和Al₄₉Cu₂₁Zn_17.5Sn_12.5的样品,其直径分别为5mm、8mm和10mm。采用了金相显微镜、X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热分析仪（DSC）与显微硬度计对样品进行了分析与测试。通过对直径为5mm、8mm和10mm样品的金相照片分析可知,快速冷却方法对直径为5mm的样品的细化效果最好,样品的尺寸越大其组织细化的效果就越差。说明此方法可以细化样品的晶粒,抑制合金形成较大的组织形态。进而可以改变合金的组织形貌,使合金中成分的分布更趋向均匀。通过分析样品的X射线衍射谱图得知,样品Al₆₃Cu₂₇Zn₁₀、Al₅₆Cu₂₄Zn₂₀、Al₄₉Cu₂₁Zn₃₀和Al₄₂Cu₁₈Zn₄₀中含有α-Al相、Al₂Cu相和Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7相;样品Al₄₂Cu₁₈Zn_30.0Sn_10.0、Al₄₅Cu₁₉Zn_31.0Sn_5.0和Al₄₉Cu₂₁Zn_17.5Sn_12.5中含有α-Al相、Al₂Cu相、Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7相和Al₃Cu₁₂Sn相。分析各样品的DSC曲线可知样品均有放热峰,即在放热峰起始温度下发生了相的转变。样品Al₆₃Cu₂₇Zn₁₀、Al₅₆Cu₂₄Zn₂₀、Al₄₉Cu₂₁Zn₃₀、Al₄₂Cu₁₈Zn₄₀中所含的Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7相与样品Al₄₂Cu₁₈Zn_30.0Sn_10.0、Al₄₅Cu₁₉Zn_31.0Sn_5.0、Al₄₉Cu₂₁Zn_17.5Sn_12.5中所含的Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7相和Al₃Cu₁₂Sn相相对于所有样品中的α-Al相和Al₂Cu相是不稳定的。快速冷却的方法能够改善合金样品的组织,使样品含有更多的晶界,增强其抵抗外力的能力,从而提高材料的硬度。比较材料的硬度值可知,直径为5mm的样品具有最大的硬度值,直径为8mm的样品硬度次之,直径为10mm的样品与平衡凝固样品的硬度值最低。由数据得知,快速冷却的方法对Al-Cu-Zn体系合金硬度值的提高量至少为10%。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-34
  1.1 铝铜基合金材料  11-14
  1.2 快速凝固与快速凝固合金  14-31
    1.2.1 快速凝固及其作用  14-16
    1.2.2 合金材料的晶粒细化  16-21
    1.2.3 准晶金属合金  21-25
    1.2.4 非晶金属合金  25-31
  1.3 铝铜合金的凝固特点  31-33
  1.4 本论文的主要目的与内容  33-34
第2章实验方法和原理  34-38
  2.1 实验设备  34
  2.2 实验方法  34-37
    2.2.1 配料  34
    2.2.2 熔炼与急冷成型  34-36
    2.2.3 金相观察  36
    2.2.4 X射线衍射测试  36
    2.2.5 热性质测试  36
    2.2.6 硬度测试  36-37
  2.3 本章小结  37-38
第3章快速冷却合金的凝固组织  38-53
  3.1 样品的制备与快速冷却  38-40
  3.2 样品的金相观察  40-45
  3.3 样品的X射线衍射测试  45-49
  3.4 样品的凝固组织分析  49-51
  3.5 本章小结  51-53
第4章快速冷却合金的性质  53-62
  4.1 样品的热稳定性  53-57
  4.2 样品的硬度  57-60
  4.3 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-71
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  71-72
致谢  72

快速冷却制备Al-Cu-Zn系合金材料及其组织细化研究

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