（材料加工工程专业论文）过共晶alsi合金熔体热处理工艺的研究.pdf

吣舢咖嗍洲删 y 2 12 9 2 6 8 r e s e a r c ho nt h e r m a lt r e a t m e n tt e c h n i q u eo f h y p e r e u t e c t i c a i - s ia l l o ym e l t b y s u ny uj i e u n d e rth es u p e r v i s i o no f g e n gh a or a n at h e s i ss u b m i t t e dt ot h eu n i v e r s i t yo fj i n a n i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n gs c i e n c e u n i v e r s i t yo fj i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a j u n e ，2 0 1 2 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：孑j 玉杰日期：阳2 、石牛 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和 汇编本学位论文。 g 公开口保密( 年，解密后应遵守此规定) 论文作者签名：阖玉杰导师签名触日期：矽2 、石、垆 济南大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 液态金属结构1 1 1 1 液态金属结构概述1 1 1 2 液态金属结构的研究方法1 1 1 3 液态金属的电阻率2 1 2 合金熔体的遗传现象及熔体热处理4 1 2 1 合金熔体的遗传性4 1 2 2 合金熔体的热处理4 1 2 3 合金熔体的热速处理7 1 3a 1 s i 合金的组织特征及其磷变质9 1 3 1a 1 s i 合金的组织特征9 1 3 2 磷类变质剂及其试验研究1 0 1 3 3 影响磷变质效果的工艺因素1 2 1 4 本课题研究的目的、意义及主要内容1 3 第二章实验方案设计与研究方法15 2 1 研究方案及技术路线1 5 2 2 试验原料1 6 2 3 试验仪器设备及测试方法16 2 3 1 差示扫描量热分析仪1 6 2 3 2 电阻率测试装置1 6 2 3 3 真空电弧熔炼炉1 7 2 3 4 热分析仪和热分析样杯18 2 3 5 其它试验设备1 8 第三章a 1 1 8 s i 合金熔体结构的特点及其与凝固组织的联系2 1 3 1 引言2 1 3 2 合金熔体的差示扫描量热分析2 1 3 3 合金熔体的电阻率与温度的关系2 2 3 4 合金熔体结构与凝固组织的联系2 4 过共晶s i 合金熔体热处理工艺的研究 3 4 1 不同过热温度下合金的凝固组织分析2 4 3 4 2 不同保温时间下合金的凝固组织分析2 6 3 5 本章小结2 7 第四章热速处理对a 1 1 8 s i 合金微观组织和力学性能的影响2 9 4 1 引言2 9 4 2 不同过热温度对合金的影响2 9 4 2 1 不同过热温度对合金微观组织的影响2 9 4 2 2 不同过热温度对合金力学性能的影响3 1 4 3 不同保温时间对合金的影响3 2 4 3 1 不同保温时间对合金微观组织的影响3 2 4 3 2 不同保温时间对合金力学性能的影响3 4 4 4 不同凝固速度对合金微观组织的影响3 5 4 5 本章小结3 6 第五章磷变质及其与热速处理的复合处理对a 1 1 8 s i 合金微观组织和力学性能的影响 ：；7 5 1 引言3 7 5 2 磷变质对合金微观组织的影响3 7 5 3 磷变质与热速处理的复合处理对合金微观组织的影响3 8 5 4 合金在不同处理工艺下的凝固曲线分析4 0 5 5 不同处理工艺对合金力学性能的影响4 2 5 6 热速处理与磷变质的复合处理对合金的作用机理4 3 5 7 本章小结4 5 第六章热速处理及其与磷变质的复合处理对添加c u 、m g 的a 1 1 8 s i 合金的微观组织 和力学性能的影响4 7 6 1 引言4 7 6 2 热速处理对添加c u 、m g 的a 1 18 s i 合金的微观组织的影响4 8 6 3 热速处理与磷变质的复合处理对a 1 1 8 s i 1 5 c u 0 6 m g 合金微观组织的影响4 9 6 4 不同成分的合金在不同处理工艺下的凝固曲线分析5 0 6 5 不同成分的合金在不同处理工艺下的力学性能分析5 3 6 6 本章小结5 4 i i 济南大学硕士学位论文 第七章结论5 5 参考文献5 7 致谢6 4 附录6 5 i i i i v 济南大学硕士学位论文 捅要 为了将过共晶a 1 s i 合金熔体结构与熔体热处理及磷变质的研究联系起来，采用差 示扫描量热分析和电阻率测量的方法研究了a 1 1 8 s i 合金的熔体结构。结果显示，合金 的d s c 曲线在7 8 0 8 7 5 的温度区间内出现放热峰，说明合金熔体的结构在此温度区间 内发生了变化。在熔化状态下，a 1 1 8 s i 合金熔体的电阻率在测量的温度范围内大体上 随着温度的升高而线性增大，但在7 7 7 7 9 0 、8 1 9 8 3 5 和9 4 5 9 7 1 三个温度区间内 呈现出不连续变化，揭示了合金熔体在不同温度区间内处于不同的结构状态。以d s c 曲线和电阻率试验所揭示的熔体结构状态的信息为依据，在合金熔体结构发生变化前后 分别对熔体进行过热处理，结果显示，不同过热温度和保温时间可引起凝固组织中初晶 硅尺寸、形貌和分布的变化，而且过热温度对共晶硅的形态也有一定的影响，这说明合 金的熔体结构与凝固组织之间存在一定的联系。 通过对a 1 1 8 s i 合金熔体进行热速处理，研究了不同过热温度、不同保温时间以及 不同凝固速度对合金微观组织和力学性能的影响。结果发现，随着过热温度的升高及保 温时间的延长，初晶硅和共晶硅的尺寸均先减小后增大，合金的力学性能先提高后降低。 与常规熔炼工艺相比，在热速处理的过热温度为9 3 0 ，保温时间为2 0m i n 时，初晶硅 的形貌由粗大的板状变为细小的块状，平均尺寸由7 0p m 左右被细化到1 6g m 左右，共 晶硅由粗大的针状变为细小的粒状，拉伸强度和布氏硬度分别提高了1 5 3 8 和8 0 8 ， 这说明熔体的热速处理可以显著改善a 1 1 8 s i 合金的组织并提高其力学性能。初晶硅和 共晶硅的尺寸越细小，形貌越规整，分布越均匀，合金的力学性能越好。在相同的熔体 状态下，凝固速度越小，初晶硅的尺寸越大、数量越多，而凝固速度越大，初晶硅的尺 寸越小、数量越少，说明慢冷有利于初晶硅的析出，而快冷则可以抑制其析出。 通过向a 1 1 8 s i 合金熔体中添加a 1 3 5 p 中间合金的方式研究了磷变质对合金微观 组织和力学性能的影响，结果显示，合金在7 7 0 。c 的变质效果比9 3 0 的变质效果好， 说明合金的变质温度在很大程度上会影响磷变质的效果。在此基础上，研究了热速处理 和磷变质的复合处理对a 1 1 8 s i 合金微观组织和力学性能的影响，结果发现，在9 3 0 先对熔体进行磷变质再对其进行热速处理使合金组织中的初晶硅颗粒聚集，力学性能恶 化；在9 3 0 先对熔体进行热速处理使其温度降到7 7 0 。c 再对其进行磷变质可使合金的 组织改善，力学性能提高，与常规熔炼工艺相比，此工艺使得初晶硅凝固过程中的大量 形核温度下降了8 7 ，过冷度提高了1 0 9 ，合金的拉伸强度和布氏硬度分别提高了 v 过共晶a i - s i 合金烙体热处理工艺的研究 2 3 0 2 和1 1 7 9 。 通过向a 1 1 8 s i 合金中添加合金元素c u $ 口m g 并对其进行热速处理的方式，研究了合 金化与热速处理的结合对合金微观组织和力学性能的影响。将热速处理工艺下的 a 1 - 1 8 s i - 1 5 c u - 0 6 m g 合金与a 1 - 1 8 s i 合金相比，其初晶硅凝固过程中的t n 、t m 、t g 有一 定程度的增大，共晶平台略有下降，拉伸强度和布氏硬度分别提高了4 3 9 9 和4 0 2 0 。 在此基础上，研究了合金化及热速处理与磷变质的复合处理对a 1 1 8 s i 合金微观组织和力 学性能的影响，结果发现，在9 3 0 。c 条件下，先对a 1 1 8 s i 1 5 c u - 0 6 m g 合金熔体进行热 速处理，使其温度激冷至u 7 7 0 。c 时再对其进行磷变质后所得合金中初晶硅的形貌变为细 小的块状，尺寸被细化到1 69 m 左右，与常规熔炼工艺所得的a 1 1 8 s i 合金相比，初晶硅 凝固过程中的过冷度提高了8 5 ，共晶反应的过冷度提高了5 6 ，抗拉强度和布氏硬 度分别提高了7 5 9 4 和6 6 5 9 。 关键词：a 1 1 8 s i 合金；熔体结构；热速处理；磷变质；合金化 v i 济南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i no r d e rt oc o n n e c tt h er e s e a r c ho fm e l ts t r u c t u r ew i t ht h es t u d yo fm e l tt h e r m a l t r e a t m e n ta n dp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o no fh y p e r e u t e c t i ca 1 - s ia l l o y ，t h es t r u c t u r eo fa 1 - 18 s i m e l tw a sr e s e a r c h e db yd s ca n dt h em e a s u r e m e n to fr e s i s t i v i t y t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r e e x i s t sa ne x o t h e r m i cp e a ki nt h et e m p e r a t u r er a n g ef r o m7 8 0t o8 7 5 i nt h ed s cc u r v eo f a l l o y ，w h i c hs u g g e s t st h a tt h em e l ts t r u c t u r ec h a n g e si nt h i st e m p e r a t u r er a n g e i nt h em e l t i n g s t a t e ，t h er e s i s t i v i t yo fa 1 18 s im e l ti n c r e a s e sl i n e a r 谢t l lt h er i s i n go ft e m p e r a t u r ei ng e n e r a l h o w e v e r ，t h er e s i s t i v i t yo fm e l tp r e s e n t sd i s c o n t i n u o u sc h a n g e si nt h et e m p e r a t u r er a n g eo f 7 7 7 - 7 9 0 ，8 1 9 - 8 3 5 a n d9 4 5 9 7 1 ，w h i c hr e v e a l st h a tt h em e l th a sd i f f e r e n ts t r u c t u r e i nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r er a n g e a c c o r d i n gt ot h ei n f o r m a t i o no fm e l ts t r u c t u r er e v e a l l e db y d s cc u r v ea n dr e s i s t i v i t yt e s t i n g ，t h em e l tw a so v e r h e a t e db e f o r ea n da f t e rt h ec h a n g e so f m e l ts t r u c t u r er e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es i z e ，m o r p h o l o g ya n dd i s t r i b u t i o no f p r i m a r ys i l i c o ni ns o l i d i f i e ds t r u c t u r ea r ec h a n g e di nd i f f e r e n ts u p e r h e a t i n gt e m p e r a t u r ea n d h o l d i n gt i m e ，a n dt h em o r p h o l o g yo fe u t e c t i cs i l i c o nc a nb ea f f e c t t e db ys u p e r h e a t i n g t e m p e r a t u r e ，w h i c hs u g g e s t st h a tt h e r ei sac e r t a i nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nm e l ts t r u c t u r ea n d s o l i d i f i e ds t r u c t u r e t h ee f f e c t so fd i f f e r e n ts u p e r h e a t i n gt e m p e r a t u r e ，d i f f e r e n th o l d i n gt i m ea n dd i f f e r e n t s o l i d i f i e dr a t eo nm i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa 1 18 s ia l l o yw e r ed i s c u s s e d b yt r e a t i n gt h em e l t w i t ht h e r m a l r a t et r e a t m e n tt e c h n i q u e t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es i z e so f p r i m a r ys i l i c o na n de u t e c t i cs i l i c o nt e n dt od e c r e a s ef i r s ta n dt h e ni n c r e a s e 、析mt h er i s i n go f s u p e r h e a t i n gt e m p e r a t u r ea n dt h ep r o l o n g i n go fh o l d i n gt i m e ，a n dt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s o ft h ea l l o ya r et h eo p p o s i t e w h e nt h es u p e r h e a t i n gt e m p e r a t u r ei s9 30 a n dt h eh o l d i n g t i m ei s2 0m i n ，t h em o r p h o l o g yo fp r i m a r ys i l i c o ne v o l v e sf r o mp l a t e - l i k ea p p e a r a n c et of i n e b l o c k ys h a p e ，t h ea v e r a g es i z eo fp r i m a r ys i l i c o ni sd e c r e a s e df r o ma p p r o x i m a t e l y7 0umt o 16um ，t h em o r p h o l o g yo fe u t e c t i cs i l i c o ne v o l v e sf r o mn e e d l e - l i k ea p p e a r a n c et of i n e g r a n u l a rs h a p e ，t h et e n s i l es t r e n g t ha n dt h eb r i n e l lh a r d n e s sa r ei n c r e a s e db y15 38 a n d8 0 8 ，r e s p e c t i v e l y ，c o m p a r e d 、析t l lt h ea l l o yo b t a i n e db yc o n v e n t i o n a lc a s t i n gt e c h n i q u e t h i s s u g g e s t st h a tt h e r m a l - r a t et r e a t m e n to ft h em e l tc a nm o d i f yt h es t r u c t u r ea n di m p r o v et h e m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa 1 - 18s ia l l o y t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa l l o yc a nb ee n h a n c e d v i i 过共晶舢s i 合金熔体热处理工艺的研究 b yd e c r e a s i n g t h es i z e ，i m p r o v i n gt h em o r p h o l o g ya n du n i f o r m i z i n gt h ed i s t r i b u t i o no f p r i m a r ys i l i c o na n de u t e c t i cs i l i c o n t h es i z ea n dt h en u m b e ro fp r i m a r ys i l i c o na r ei n v e r s e l y p r o p o r t i o n a lt ot h es o l i d i f i e dr a t ei nt h es a m em e l ts t a t e t h i ss u g g e s t st h a tal o w e rs o l i d i f i e d r a t ei si nf a v o u ro ft h ep r e c i p i t a t i o no fp r i m a r ys i l i c o n ，w h i l et h ep r e c i p i t a t i o no fp r i m a r y s i l i c o ni sr e s t r a i n e db yaf a s t e rs o l i d i f i e dr a t e t h ee f f e c t so fp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o no nm i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f a 1 18 s ia l l o yw e r ed i s c u s s e db ya d d i n ga 1 3 5 pm a s t e ra l l o yi n t om e l t t h er e s u l t si n d i c a t e t h a tt h ea l l o yc a nb er e f i n e dw e l lb yp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o na t7 7 0 o n em o d i f i e da t9 30 ，w h i c hs u g g e s t st h a tt h ee f f e c to fp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o ni sg r e a t l y a f f e c t e db ym o d i f i e dt e m p e r a t u r e m o r e o v e r ，t h ee f f e c t so ft h ec o m p l e xt r e a t m e n to f t h e r m a l - r a t et r e a t m e n ta n dp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o no nm i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so fa 1 1 8 s ia l l o yw e r ed i s c u s s e d ，w h e na 1 - 3 5 pm a s t e ra l l o yw a sa d d e di n t ot h e m e l ta t9 30 b e f o r et h em e l tw a st r e a t e db yt h e r m a l r a t et r e a t m e n tt e c h n i q u e ，t h eg r a i n so f p r i m a r ys i l i c o ng a t h e r e da n dt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa l l o yd e p r e s s e d w h e na 1 - 3 5 p m a s t e ra l l o yw a sa d d e di n t ot h em e l ta t7 7 0 a f t e rt h em e l tw a st r e a t e db yt h e r m a l r a t e t r e a t m e n tt e c h n i q u ea t9 30 ，t h em i c r o s t r u c t u r eo fp r i m a r ys i l i c o nm o d i f i e da n dt h e m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa l l o yi m p r o v e d t oc o m p a r e dt h i st e c h n i q u ew i t hc o n v e n t i o n a l c a s t i n gt e c h n i q u e ，t h et e m p e r a t u r eo fn u m e r o u s n u c l e a t i o nd r o p p e d8 7 a n dt h e s u p e r c o o l i n gd e g r e ei n c r e a s e d10 9 i nt h es o l i d i f i c a t i o no fp r i m a r ys i l i c o n ，t h et e n s i l e s t r e n g t ha n d b r i n e l lh a r d n e s so fa l l o yi n c r e a s e db y2 3 0 2 a n d11 7 9 ，r e s p e c t i v e l y t h ee f f e c t so ft h ec o m b i n a t i o no fa l l o y i n ga n dt h e r m a l r a t et r e a t m e n to nm i c r o s t r u c t u r e a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa 1 18 s ia l l o yw e r ed i s c u s s e db yw a yo fa d d i n gc ua n dm gi n t o m e l ta n dt r e a t i n gt h em e l tb yt h e r m a l r a t et r e a t m e n t t oc o m p a r e dt h ea 1 - 18 s i - 1 5 c u - 0 6 m g a l l o yw i t ha 1 - 18 s ia l l o yt r e a t e db yt h e r m a l r a t et r e a t m e n tt e c h n i q u e ，t n 、t ma n dt o i nt h e s o l i d i f i c a t i o no fp r i m a r ys i l i c o ni n c r e a s e dt os o m ee x t e n ta n dt h ee u t e c t i cp l a t f o r md e c l i n e d s l i g h t l y , t h et e n s i l es t r e n g t ha n db r i n e l lh a r d n e s so fa l l o yi n c r e a s e db y4 3 9 9 a n d4 0 2 0 ， r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n ，t h ee f f e c t so fa l l o y i n ga n dt h ec o m p l e xt r e a t m e n to ft h e r m a l - r a t e t r e a t m e n ta n dp h o s p h o r u sm o d i f i c a t i o no nm i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f a 1 - 18 s ia l l o yw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tp r i m a r ys i l i c o nc a nb er e f i n e dt of i n e b l o c k ys h a p e ，a n dt h es i z eo fp r i m a r ys i l i c o ni sr e f i n e dt oa p p r o x i m a t e l y16um w h e na 1 - 3 。5 p 济南大学硕士学位论文 m a s t e ra l l o yw a sa d d e di n t oa 1 18 s i - 1 5 c u - 0 6 m gm e l ta t7 7 0 a f t e rt h em e l tw a st r e a t e d b yt h e r m a l - r a t et r e a t m e n tt e c h n i q u ea t9 30 c o m p a r e dw i t ha 1 - 18 s ia l l o yt r e a t e db y c o n v e n t i o n a lc a s t i n gt e c h n i q u e ，t h es u p e r c o o l i n gd e g r e ei nt h es o l i d i f i c a t i o no fp r i m a r y s i l i c o ni n c r e a s e d8 5 ，t h es u p e r c o o l i n gd e g r e eo fe u t e c t i cr e a c t i o nr a i s e d5 6 ，t h e t e n s i l es t r e n g t ha n db r i n e l lh a r d n e s so fa l l o yi n c r e a s e db y7 5 9 4 a n d6 6 5 9 ，r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ： a 1 - 18 s i a l l o y ；m e l ts t r u c t u r e ；t h e r m a l r a t et r e a t m e n t ；p h o s p h o r u s m o d i f i c a t i o n ；a l l o y i n g i x 过共晶础- s i 合金熔体热处理工艺的研究 x 济南大学硕士学位论文 1 1 液态金属结构 1 1 1 液态金属结构概述 第一章绪论 液态金属由于具有较高的理论研究价值和广泛的应用领域而备受人们的关注【l 7 】。 经过多年的理论和试验研究，人们对液态金属结构的认识已达成一些共识【8 】：液态金属 是由原子集团和它们之间的空穴所组成的，在原子集团内部，原子之间由金属键结合， 原子排列和结合的方式与原有的固体类似，但是存在较多的空穴等缺陷，因此热运动很 强，全部原子集团都处于瞬息万变的状态，液体中的原子在平衡位置上进行1 0 2 1 0 4 次 振动后就能克服势垒而跳跃到其它位置上。短程序( 原子集团) 是液态结构的重要组成 部分，对其研究和认识有着重要的意义，液态合金的短程有序结构主要遗传自固态时的 晶态组织，可分为化学短程序和拓扑短程序。另外，原子集团之间的空穴间的导电可看 作是离子导电。 严格来说，液态金属并不是真正意义上的匀质相。除了液相含有大量的杂质微粒外， 其各个微区的成分和结构都不完全相同，并且时时在不断变化之中。液态金属还显示亚 显微尺度的温度起伏、能量起伏和结构起伏。被限制在有序位置附近的原子热运动能量 较高，这些原子可能摆脱邻近原子的束缚而进入其他原子集团中的空穴或加入相邻的原 子集团内形成新的原子集团。原子集团和空穴的不断变化引起液态金属的结构起伏，结 构起伏反映了原子集团的能量起伏。多种原子组成的合金熔体中也存在结构起伏，导致 不同的原子在液相微区中浓度和分布状态都在不断变化，形成浓度起伏。浓度起伏不仅 指原子分布状态，当液态金属中含有未熔的固体微粒时，微粒表面及相邻微区可能出现 元素偏聚，形成原子浓度和微粒浓度双重起伏【9 】。 1 1 2 液态金属结构的研究方法 到目前为止，人们采用多种试验手段对液态结构进行了研究，主要的研究方法包括 以下几类【1 0 】： ( 1 ) 结构敏感物理量的测量：内耗、密度、黏度、电阻率等。本试验采用的就是 这种方法。很多研究者通过这种方法来研究液态金属的结构，孙民华发现铝熔体的黏度 随温度的变化曲线上存在异常断点，分析认为是铝熔体在某一温度的结构变化通过黏度 的变化表现了出来 1 1 】。武玉琴等人通过研究铜、锡等金属及其合金熔体的黏度发现，它 们在其液相线以上的过渡区内黏度变化反常并偏离a r r h e n i u s 公式，流体系数随温度的 升高反而降低，分析认为是液态结构发生了变化，同时他们还提出了修正的a r r h e n i u s 公式 1 2 1 。耿浩然等【6 1 采用改进的阿基米德法测量了铋的密度，发现在3 1 0 。c ；左右其密度 出现异常值，说明熔体结构发生了变化。 ( 2 ) 衍射技术：x 射线衍射，中子衍射，电子衍射。k a t a y a m a 等 7 】通过高压x r a y 衍射试验发现液态磷的密度发生变化，为液态结构变化的存在提供了试验依据。秦敬玉 等人【1 3 】通过液态x r a y 衍射试验发现a l 和s n 的液体结构都随温度的变化而发生变化。 ( 3 ) 核物理法：核磁共振，穆斯堡尔谱等； ( 4 ) 计算模拟：分子动力学，m o n t e c a r l o 法； ( 5 ) 吸收技术：e x a f s ，e x e l f s 等； ( 6 ) 热分析法：d s c ，d t a 等。 另外，s i n g h e l 4 1 等人利用k u m a r - s a m a r i n 离心工艺分析了a 1 s i 合金熔体在7 5 0 c 以 下的原子聚集情况，将a 1 s i 合金熔体在一定温度下，经过长时间的离心力作用后快速 冷却，对试样不同区域内的硅含量进行统计分析，发现硅在试样中的分布为梯度分布。 过共晶a 1 s i 合金中硅的分布梯度与亚共晶a 1 s i 合金相反，分析认为，亚共晶a 1 s i 合 金和共晶a 1 s i 合金的液态结构较相近，存在a 1 s i 型原子集团，而过共晶a 1 s i 合金中 存在s i s i 型原子集团。 1 1 3 液态金属的电阻率 液态金属结构敏感物理性质的变化是其内部结构改变的宏观体现【1 5 】，而电阻率正是 液态金属的结构敏感物理性质，因此可以通过研究液态金属的电阻率来间接地研究液态 金属的结构。 ( 1 ) 液态金属电阻率的表达式 z i m a n 1 6 1 在1 9 6 1 年提出了液态金属的电阻率与结构因子间的函数关系： p 丽3 z 鬲c 2 丁一 m ，、 v ( g ) = 少( ，) e x p ( q ，) 扫3 x q ( 1 2 ) 济南大学硕士学位论文 其中，拓为f e m i 波矢，v r ) b f e r m i 面上电子的波速，双g ) 为结构因子，q o 为单原子体积。 液态二元合金的电阻率表达式为： p = 吾志甄可4 c 鑫煳c 毒， l u ( k ) 1 2 = c 4 c 占l 4 一口1 2 + c ；l 彳1 2 s 似+ c ；l 占1 2 s 船+ 2 c 4 c 丑4 b s 彻 其中，砌和邶分别为a 、b 两组元的原子赝势，c a 和c b 分别是a 、b 两组元的浓度， s a 孙鼢为液态二元合金的偏结构因子。 ( 2 ) 液态金属电阻率的测量方法 ( 1 3 ) ( 1 4 ) 5 么、 液态金属电阻率的测量方法主要有接触法和不接触法两种。 接触法中最常用的是直流四电极法【1 7 】，即在恒流电流条件下，测量截面积和长度已 知的石英管中液态金属的电压降，然后根据欧姆定律计算出电阻率。大都采用直流正负 反接的方法来消除热电势和接线头对测量结果的影响。仪器常数一般由已知电阻率的液 态金属来标定。 不接触法中较为常用的是旋转磁场法【1 7 】，此法的理论依据是圆柱形的试样在旋转磁 场中受到的扭矩与其电阻率的倒数成正比。该方法在测量之前要知道液态金属的密度等 数据，而且需要对试验数据进行一定的修正才能计算出液态金属的电阻率。仪器常数在 测量前要用标准试样( 女l l h g ) 来标定。 ( 3 ) 液态金属电阻率的试验研究 国内外已有很多研究者通过测量合金熔体的电阻率来研究合金熔体的结构 1 8 , 2 7 】。周 兵利用直流四电极法研究了s n 7 0 b i 合金在液相线以上数百度温度范围内发生的熔体结 构变化，并探讨了熔体结构变化的可逆性及其对凝固的影响，实验结果表明，s n 7 0 b i 合金所发生的熔体结构变化部分可逆，分析认为与s n 的熔体结构有关，在熔体结构发生 变化后，其凝固过冷度显著增大，初生相和共晶相组织明显细化【l9 1 。胡成明发现s n b i 合金熔体的电阻率在连续几轮的升降温过程中都出现了不连续变化，而且变化具有一定 的可逆性 2 0 1 。t o s h i oi t a m i 等人通过测量a g s i 、a u g e 、g a s b 和i n s b 等合金熔体的电阻 率研究了熔体结构，发现这些熔体在降温过程中的电阻率温度系数偏离原来的线性关系 2 1 - 2 5 】。p d a d a m s 研究t b i 7 0 a t g a 幂n h g 5 0 a t g a 合金熔体的电阻率随温度的变化， 发现熔体的电阻率在临界温度以上1 0 出现了异常变化，这种变化可能是由合金熔体中 的浓度起伏引起的【2 6 1 。v v b e r e z u t s k i 等测量了c u g d 和c u e u 合金在1 2 0 0 1 5 0 0k 的温 过共晶a 1 - s i 合金烙体热处理工艺的研究 度区间内的电阻率，发现所研究的熔体的电阻率随g d 和e u 含量的增加而显著增大，但 随温度的改变没有呈现出显著变化，为此探讨了短程序的作用【2 7 1 。y u p l e v a c h u k 等在一 个较大的温度范围内测量了p b s n 合金熔体的电阻率，结果显示，合金在加热和冷却过 程中的电阻率温度曲线存在差别，说明熔体中存在亚稳的微观不均匀结构 2 8 1 。王强等 通过测量液态s b 的电阻率发现，其电阻率随温度的变化与一般液态金属的不同，并在分 析试验现象的基础上讨论了熔体结构的变化历程【2 9 1 。祖方道等通过测量合金熔体的电阻 率研究了熔体结构，试验结果显示，部分合金熔体的结构在升温和降温的过程中存在不 可逆的变化 3 0 - 3 1 】。 1 2 合金熔体的遗传现象及熔体热处理 1 2 1 合金熔体的遗传性 绝大多数金属材料的获得都要经历由液态到固态的凝固过程。