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FeCoNiCr基多主元合金的定向凝固组织演化及电化学腐蚀行为

作　者: 王锦永
导　师: 米国发；崔红保
学　校: 河南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 多主元合金定向凝固组织演化电化学腐蚀行为
分类号: TG111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

按照等摩尔比的多主元合金设计思想,采用真空电磁感应熔炼法制备出了FeCoNiCrAl合金和FeCoNiCrCu合金体积凝固态组织,利用定向凝固设备,在恒定温度梯度下,通过改变抽拉速率,制备出了具有不同生长速度的FeCoNiCrAl合金和FeCoNiCrCu合金的定向凝固组织。运用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪、热分析仪对多主元合金进行了显微结构、元素分布、相组成、热性能和定向凝固组织演化规律的研究。通过电化学实验,研究了多主元合金体积凝固态组织和生长速度为1μm/s的定向凝固态组织在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。XRD分析表明,合金在凝固过程中没有形成大量脆性金属间化合物,只存在简单相结构,FeCoNiCrAl合金体积凝固态组织为BCC结构,FeCoNiCrCu合金体积凝固态组织为单一的FCC结构固溶体。EDS分析结果表明,在FeCoNiCrAl合金中,Fe、Cr富集在枝晶间区域,Ni、Al富集在枝晶区域,Co在两个区域含量相当;在FeCoNiCrCu合金中,Fe、Co、Ni、Cr主要富集在枝晶区域,Cu主要富集在枝晶间区域。在实验研究范围内,随生长速度增加,FeCoNiCrAl合金稳态组织经历了平面晶、粗胞晶、细胞晶、粗枝晶、细枝晶的演化过程;FeCoNiCrCu合金稳态组织经历了平面晶、胞晶、胞状树枝晶、树枝晶的演化过程。随凝固速度增加,两种合金晶粒都是逐渐细化的,FeCoNiCrAl合金主要通过竞争生长、侧枝发展成为一次主轴的方式进行柱晶间距的调整,FeCoNiCrCu合金主要通过竞争淘汰、尖端开裂的方式进行柱晶间距的调整。在3.5%NaCl溶液中,FeCoNiCrAl合金和FeCoNiCrCu合金显示出了相似的电化学腐蚀性能,即按照体积凝固态组织、生长速度为1μm/s的定向凝固态组织的顺序,耐腐蚀能力增加,这是因为定向凝固后合金晶界数量大大减少,元素偏析程度减小,降低了形成局部腐蚀原电池的倾向。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-29
  1.1 课题研究的意义  10-11
  1.2 多主元合金的研究进展  11-18
    1.2.1 多主元合金的起源  11-14
    1.2.2 多主元合金的组织和性能  14-17
    1.2.3 多主元合金的应用  17-18
  1.3 FeCoNiCrAl 系多主元合金的研究进展  18-22
  1.4 FeCoNiCrCu 系多主元合金的研究进展  22-25
  1.5 定向凝固的研究进展  25-28
    1.5.1 定向凝固理论研究进展  25-26
    1.5.2 定向凝固技术研究进展  26-27
    1.5.3 定向凝固技术的应用  27-28
  1.6 本文研究内容  28-29
2 实验材料、设备及实验方法  29-38
  2.1 实验材料的选择  29
  2.2 实验方法  29-33
    2.2.1 实验设备  29-32
    2.2.2 实验用料及原始试样的制备  32
    2.2.3 坩埚材料的选择  32
    2.2.4 定向凝固实验过程  32-33
    2.2.5 实验方案  33
  2.3 合金显微组织和结构分析  33-34
    2.3.1 X 射线衍射  33
    2.3.2 金相分析  33-34
    2.3.3 扫描电子显微镜  34
    2.3.4 能谱分析  34
  2.4 合金的性能分析  34-38
    2.4.1 热分析  34-35
    2.4.2 电化学腐蚀性能测试  35-38
3 FeCoNiCr 基多主元合金定向凝固组织演化  38-67
  3.1 引言  38
  3.2 FeCoNiCrAl 合金的定向凝固组织演化规律  38-55
    3.2.1 FeCoNiCrAl 合金体积凝固态的相结构  38-39
    3.2.2 FeCoNiCrAl 合金体积凝固态的显微组织  39-42
    3.2.3 FeCoNiCrAl 合金的DSC 分析  42
    3.2.4 FeCoNiCrAl 合金定向凝固宏观组织  42-43
    3.2.5 生长速度对合金稳态组织演化规律的影响  43-48
    3.2.6 生长速度对合金胞/枝晶一次间距的影响  48-52
    3.2.7 定向凝固态合金的组织及元素分布  52-55
  3.3 FeCoNiCrCu 合金的定向凝固组织演化规律  55-65
    3.3.1 FeCoNiCrCu 合金体积凝固态的相结构  55-56
    3.3.2 FeCoNiCrCu 合金体积凝固态的显微组织  56-58
    3.3.3 FeCoNiCrCu 合金的DSC 分析  58
    3.3.4 FeCoNiCrCu 合金定向凝固组织的宏观形貌  58-59
    3.3.5 生长速度对合金稳态组织演化规律的影响  59-61
    3.3.6 合金初始过渡区的组织演化  61-63
    3.3.7 生长速度对合金胞/枝一次间距的影响  63-65
  3.4 本章小结  65-67
4 FeCoNiCr 基多主元合金定向凝固组织的电化学腐蚀行为  67-79
  4.1 引言  67
  4.2 FeCoNiCrAl 合金的电化学腐蚀行为  67-73
    4.2.1 FeCoNiCrAl 合金的动电位极化曲线  67-70
    4.2.2 FeCoNiCrAl 合金腐蚀后的表面形貌  70-71
    4.2.3 FeCoNiCrAl 合金腐蚀后的能谱分析  71-73
  4.3 FeCoNiCrCu 合金的电化学腐蚀行为  73-78
    4.3.1 FeCoNiCrCu 合金的动电位极化曲线  73-75
    4.3.2 FeCoNiCrCu 合金腐蚀后的表面形貌  75-76
    4.3.3 FeCoNiCrCu 合金腐蚀后的能谱分析  76-78
  4.4 本章小结  78-79
5 结论及创新点  79-81
  5.1 结论  79-80
  5.2 创新点  80-81
参考文献  81-88
作者简介  88-89
学位论文数据集  89

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