压力对三元共晶合金凝固过程的研究.docVIP

压力对三元共晶合金凝固过程的研究1.压力对凝固的影响压力与温度都是影响金属与合金热行为的两个重要过程参数。但是，由于温度对金属材料凝固过程的影响要比压力显著，所以，迄今为止有关温度对凝固过程的影响已经比较清楚。而有关压力对材料凝固过程的影响，特别是高压对材料凝固过程，由于受到设备等因素的限制，人们对此研究得还很少。金属材料的潜力还没有充分发挥出来。高压凝固是指在一定压力下液态向固态转变的相变过程。在材料科学研究中，由于金属与合金的凝固过程直接关系到其包括力学性能和物理化学性能在内的材料性能的优劣，所以对高压下凝固过程的研究，不仅可以丰富凝固理论，而且对充分开发材料的潜能和发展新材料有非常重要的意义。与常压凝固过程相同，高压凝固在一定的过冷度下的结晶凝固过程亦包括晶体形核与晶核的长大两个基本过程。这两个基本过程不是截然分开，即在已经形成晶核长大的同时，又形成新的晶核，直至结晶完了，到晶核长成的晶体相互接触为止。压力对金属凝固的影响一般认为有一下这几个方面。1) 压力对金属与合金熔化温度的影响。压力对材料熔点的影响最早是从材料热力学的角度开展得，并总结出著名的Clausius-Clapeyron方程式。2) 压力对合金凝固时形核速率和生长速度的影响。压力首先对熔体粘度、密度等有影响，因此，压力也会对形核速率有影响。合金在压力下凝固时，形核速率将会大幅度增加，同时晶体的生长速度还会受到抑制，所以在压力下凝固的合金组织明显细化。3) 压力对相图与固溶体溶解度的影响。高压下不仅固溶体的溶解度增加，而且合金组织明显细化。近些年来，人们对高压凝固给予了极大关注并进行了多方面的研究，取得了许多研究成果。已有研究表明不同的材料，压力影响的程度和方向不同。本文希望通过对Al-Si合金高压凝固的研究对高压共晶凝固的理论进行一些探讨。2.原材料准备本实验所用材料为：99.99的纯铝；纯镍及纯钇。为了试验本法能否合成非晶，本实验的合金选为理论上可以合成非晶的Al88Ni7Y5。为了使熔炼出来的金属尽可能少含杂质，熔炼前必须对试样进行清洗。我们这里选用的是 型超声波震荡清洗器。具体操作步骤如下：往震荡器里加适量多的温水，把试样放入盛有适量酒精的烧杯里，酒精量以刚好淹没试样和烧杯放入以后和水面相平为宜。然后打开震荡器清洗10min左右，拿出试样用电吹风机吹干。3.合金熔炼过程先把金属放在炉腔里，打开机械泵开始抽真空，直到炉腔里的气压达到4Pa以下时打开扩散泵，抽至气压为0，隔离炉腔充入氩气后。打开电焊机开关，缓慢移动钨极枪头，当其刚与炉底接触的一刹那点弧开始，通过氩弧的高温熔炼金属，当看到金属充分熔化至沸腾时，切断电源，熔炼结束。如此反复把一个试样熔炼34次以致金属元素混合均匀。4.压力下凝固对组织形貌的影响1.1 金相照相结果图4.5试样1的金相显微形貌（300）图4.5向我们展示的是未经任何处理的铸态铝合金的放大了300倍的金相显微形貌，可以看到大量棒状的组织杂乱分布在基体上。图4.6 试样2的金相显微组织（400）图4.6展示了试样2（经