强磁场下固/固二元体系内颗粒的粗化行为

摘要

颗粒粗化问题是一个非常重要的基础性研究课题，材料的沉淀强化、半固态加工、第二相颗粒控制的粗化、液相烧结、液相合成、夹杂物的控制及许多有关的材料科学研究，都需要确切地掌握第二相颗粒的尺寸的变化规律。因而深入地理解颗粒在粗化过程中的基本规律，有利于对颗粒粗化过程进行有效控制、改善材料的微观组织进而提高材料性能。本文将强磁场引入，施加在固/固二元体系的等温处理过程中，以期通过强磁场控制固相体系中颗粒的粗化行为。本文进行了Mn-Sb共晶合金的固态等温处理实验，研究了合金的组织变化，考察了MnSb颗粒的尺寸演变及分布，分析了强磁场的作用机制。研究得到的主要结果如下: (1)随着保温时间的延长，0T和11.5T磁场下经过固态等温处理的Mn-Sb共晶合金中棒状MnSb相经历了碎化、球化和粗化的过程，形成了共晶MnSb相为球形颗粒的Mn-Sb共晶组织。 (2)固态等温处理MnSb相碎化过程中，11.5T磁场条件下与无磁场条件下对比，在加磁场过程中，MnSb相碎化较快。强磁场条件下等温处理45min后碎化正式开始，等温处理120min左右碎化、球化结束;无磁场作用时等温处理45min至60min的时间范围内碎化才正式开始，等温处理120min至180min的时间范围内碎化、球化过程结束。 (3)共晶MnSb相的粗化动力学符合rn∝t的粗化规律，无磁场条件下颗粒粗化方程中的n值大约等于3，颗粒的分布曲线与LSW理论下的稳态分布趋近，颗粒粗化机制为扩散机制，l1.5T磁场条件下，颗粒的粗化速率增大，粗化方程中的n值大约等于4，颗粒的粗化机制发生改变。 (4)强磁场的作用下，磁极间相互作用能引起颗粒间在平行磁场方向伸长发生接触和合并现象，沿磁场方向形成链状组织。各向异性扩散、强磁场诱发的磁极间相互作用能和磁各向异性能的变化是颗粒粗化机制发生改变的主要原因。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1．2 Ostwald熟化的基本方程

1．1．3 LSW理论

1．2第二相Ostwald熟化的影响因素

1．2．1体积分数对Ostwald熟化的影响

1．2．2合金元素对Ostwald熟化的影响

1．2．3第二相的形状对Ostwald熟化的影响

1．2．4应力场对Ostwald熟化的影响

1．2．5控制机制对Ostwald熟化的影响

1．3纳米尺度体系内第二相颗粒的粗化

1．4强磁场的主要作用方式

1．4．1磁化能的作用

1．4．2磁力矩的作用

1．4．3磁极间相互作用

1．5本论文的选题意义及研究内容

第2章实验内容与实验方法

2．1研究方案

2．2研究对象

2．3合金熔炼

2．4实验装置和实验过程

2．4．1实验装置

2．4．2实验过程

2．5分析测试方法

第3章强磁场下固态等温处理过程中MnSb相的碎化、球化过程

3．1强磁场下MnSb相的形貌演变

3．2强磁场下MnSb相的尺寸演变

3．3强磁场下MnSb相的碎化过程‘

3．4分析与讨论

3．5本章小结

第4章强磁场下固态等温处理过程中MnSb颗粒的粗化行为

4．1强磁场下MnSb颗粒的形貌演变

4．2强磁场下MnSb颗粒的粗化动力学

4．3均恒强磁场下MnSb颗粒的接触和合并

4．4分析与讨论

4．5本章小结

第5章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢

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