恒速和跃迁加速定向凝固条件下Al-12wt.％Ni过共晶合金组织研究

摘要

本文以Al-12wt.％Ni过共晶合金为研究对象,利用Bridgman定向凝固技术,对Al-12wt.%Ni过共晶合金开展了1～300mm/s的宽生长速度范围内的恒速定向定向凝固研究,和不同生长初始条件和变速比下的跃迁变速定向凝固研究,确定了获得耦合共晶组织的生长速度,分析了不同生长条件下定向凝固试样中金属间化合物初生相Al3Ni形貌和a(Al)+Al3Ni共晶体形态演化规律。
　　实验结果表明:凝固速度为1mm/s时,抽拉一定距离可以获得平界面共晶耦合组织,消除初生相的存在;在凝固速度为2～300mm/s时,生长界面前沿为Al3Ni相领先生长。过共晶合金中的初生相 Al3Ni呈现典型的小平面生长特性,其形貌有明显的尖锐锯齿状,包括矩形、V字型、X字型等多种形态,随着G/V值的减小,Al3Ni初生相并未表现出类似于固溶体相的平-胞-枝的形态相互转变,但存在由典型的小平面特征演变为类枝晶形貌的近小平面相特征。在生长过程中组成共晶的a-Al相与Al3Ni相呈现纤维共生生长模式,Al3Ni相择优生长特性消弱,与a-Al相耦合生长,不同生长速度下的都获得了规则的共晶组织。随着凝固速度的减小共晶片层间距降低,当抽拉速度V>20mm/s后,片层间距基本保持不变。
　　跃迁变速前的初始组织对最终的组织形貌具有决定性的影响,变速前没有初生相的存在,变速后可以在较高生长速度下获得全片层共晶组织,而变速前有初生相存在的话,在很长抽拉距离内初生相都不会得到彻底消除。在相同初始条件下随着跃迁变速比的增加,共晶片层间距逐渐降低,变速后片层间距与抽拉速度的关系近似为λV1/2=15,而共晶间距的细化主要是通过变速界面前沿的Al3Ni相的形核和分叉来实现。定向凝固可以很好的提高 Al-12wt.%Ni合金的强度和塑性,跃迁加速后获得的全片层共晶组织延伸率提高显著。

目录

恒速和跃迁加速定向凝固条件下 Al-12wt.%Ni 过共晶合金组织研究

MICROSTRUCTURE EVOLUTION OF Al-12wt.%Ni HYPEREUTECTIC ALLOY WITH CONSTANT AND CHANGING GROWTH RATE DURING DIRECTIONAL SOLIDIFICATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题的目的和意义

1.2 国内外在该方向上的研究现状及分析

1.3 本文的研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1 合金成分选择

2.2 试验方案

2.3 试验方法

第3章 Al-12wt.%Ni恒速定向凝固组织演化

3.1 Al-12wt.%Ni合金定向凝固宏观组织

3.2 Al-12wt.%Ni合金淬火截面组织特征

3.3 Al-12wt.%Ni合金共晶耦合生长理论分析

3.4 典型抽拉速度下的组织演化

3.5 不同凝固速度下共晶组织演化规律

3.6 领先相生长特征

3.7 界面前沿溶质分布

3.8 本章小结

第4章 Al-12wt.%Ni跃迁变速定向凝固组织演化

4.1 不同变速条件下的组织演化

4.2 跃迁加速抑制初生相生长

4.3 速度对共晶片层间距的影响

4.4 定向凝固对材料性能的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢