平面流铸雾化制取锡铜合金粉末的研究

摘要

本文对平面流铸制粉工艺进行了进一步的研究，利用现有平面流铸制粉装置进行实验，制备了Sn99.3Cu0.7合金粉末，对粉末的粒度分布及微观组织等进行了研究。 对平面流铸制粉工艺所制取的Sn99.3Cu0.7合金粉末的形貌特征和显微组织特性进行了分析。实验结果表明，平面流铸制粉工艺所制取的Sn99.3Cu0.7合金粉末的形状主要由条棒状、球状颗粒组成，少数粉末呈片状及其它不规则形状；随粉末颗粒直径的减小，粉末形状越来越圆整，表面也越光滑。所生产的Sn99.3Cu0.7合金粉末的显微组织由β-Sn相及共晶组织η’+β相组成。 本文还通过差热分析方法对平面流铸制粉工艺所制取的Sn99.3Cu0.7合金粉末凝固时的大过冷特性进行了分析。差热分析表明：平面流铸制粉工艺所制取的Sn99.3Cu0.7合金粉末尺寸为48μm时过冷度为88.73℃，而尺寸为98μm时过冷度为52.21℃。在平面流铸制粉工艺制备粉末时其过冷度会更大，并随金属粉末颗粒尺寸的减小，其形核过冷度增大。 最后对平面流铸制粉工艺制取Sn99.3Cu0.7合金粉末的飞行凝固阶段进行了数值模拟计算。通过数值计算，得出破碎之后所得金属液滴直径、速度和温度等数据，着重分析了各主要工艺参数对所得金属液滴直径的影响，建立了金属液滴飞行距离、飞行速度和飞行时间之间的关系式。金属液滴在雾化室中飞行冷却，凝固成金属粉末，相继经历液态冷却、形核再辉、熔体凝固、共晶凝固和固态冷却五个阶段。对金属液滴的飞行速度、雷诺数、对流换热系数、飞行时间、温度、固相分数和冷却速度随飞行距离的变化关系进行了数值计算，分析了辊轮表面线速度和气体密度对Sn99.3Cu0.7合金液滴飞行过程中的热传输行为和运动行为的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1快速凝固技术简介

1.1.1快速凝固的定义

1.1.2快速凝固的功能和工艺途径

1.1.3快速凝固材料及其特征

1.1.4快速凝固液态合金液滴的形成与凝固

1.1.5快速凝固过程中的动力学与热力学

1.1.6快速凝固粉末的数值计算

1.2平面流铸技术简介

1.2.1平面流铸工艺及其最近发展

1.2.2平面流铸快速凝固技术制取的部分新材料

1.2.3平面流铸工艺理论研究进展

1.3平面流铸制粉技术简介

1.3.1平面流铸制粉工艺的基本原理

1.3.2平面流铸成粉过程

1.3.3平面流铸制粉工艺的数值模拟

1.4课题的提出及主要研究内容

2实验装置及实验方法

2.1平面流铸制粉工艺实验装置结构

2.2试验合金材料的选择和制粉工艺参数的选定

2.3合金粉末金相试样制备过程

2.4粉末分析测试方法

2.4.1粉末粒度分布测试

2.4.2粉末显微组织的观察研究

2.4.3粉末的过冷行为测试分析

3实验结果及分析

3.1粉末粒度分布分析

3.2粉末形貌分析

3.3合金粉末微观组织分析

3.3.1 Sn99.3Cu0.7合金在常规铸造下的微观组织

3.3.2平面流铸制取的Sn99.3Cu0.7合金粉末微观组织分析

3.4 SnCu合金粉末形核过冷特性的研究

3.5本章小结

4平面流铸制取SnCu合金粉末的数值计算

4.1金属粉末形成阶段的数理模型

4.1.1金属液滴的速度

4.1.2金属液滴冷却凝固的热传输过程

4.2雾化金属液滴飞行冷却过程中的数值计算结果

4.2.1形核温度和过冷度

4.2.2金属液滴飞行运动行为和冷却凝固行为

4.2.3辊轮表面线速度的影响

4.2.4雾化室气体密度的影响

4.3数值模拟结果分析

4.4本章小结

5结论

参考文献

附录

在学研究成果

致谢