深过冷镍硅化合物--化合物共晶合金中的组织演变和晶体生长动力学

摘要

共晶合金因具有熔点低、铸造性能好的特点在工业上具有重要的应用价值。金属间化合物-金属间化合物型共晶合金由于其潜在应用价值，受到了越来越多的关注。深过冷处理可使某些共晶合金的凝固组织从规则的层片共晶向反常共晶转变。但是，对金属间化合物-金属间化合物型共晶合金中的类似转变的研究很少。因此，有必要对这一问题展开深入研究。
　　本文以Ni71.2Si29.8、Ni54Si46和Ni43.8Si56.2共晶合金为模型合金研究了化合物-化合物型共晶合金中的组织转变机理。在实验中，首先采用玻璃熔融净化法加循环过热法实现了合金的深过冷，然后采用高速摄影技术对合金的快速凝固过程进行原位观测。在此基础上，通过计算机动画模拟技术对凝固再辉过程的重现模拟计算了过冷熔体中的晶体生长速率，并对合金的凝固组织进行了研究。获得的主要结论如下:
　　1.高速摄影原位观察表明，在深过冷快速凝固条件下，Ni71.2Si29.8、Ni54Si46、Ni43.8Si56.2共晶合金的再辉界面前沿总是从样品的一端迅速扩展到另一端。
　　2.共晶合金凝固过程中Ni71.2Si29.8再辉温度曲线均为单再辉，Ni54Si46、Ni43.8Si56.2再辉温度曲线为单再辉、分离的双再辉和连续的双再辉。Ni54Si46、 Ni43.8Si56.2共晶合金凝固过程中发生了相选择。
　　3.生长速率测量表明，Ni71.2Si29.8、Ni54Si46、Ni43.8Si56.2共晶合金的生长速率均随过冷度的增大而增大。
　　4.凝固组织观察表明，Ni71.2Si29.8、Ni54Si46、Ni43.8Si56.2三种共晶凝固组织均出现小过冷下为胞状规则共晶。随过冷度增大，凝固组织为反常共晶组织:一相以多角的颗粒状分布在另一相基体上的凝固组织。低倍凝固组织照片中同样观测到合金凝固具有方向性。
　　5.分析表明，Ni71.2Si29.8、Ni54Si46、 Ni43.8Si56.2三种共晶合金在深过冷条件下发生了生长机制由层片共晶共生生长向单相枝晶非共生生长的转变。由于再辉使快速凝固组织发生熔断形成反常共晶组织。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 快速凝固技术

1．1．1 急冷快速凝固

1．1．2 深过冷快速凝固

1．2 深过冷快速凝固理论

1．2．1 过冷熔体中各相的形核

1．2．2 深过冷熔体中的枝晶生长理论

1．2．3 层片共晶生长理论

1．3 共晶合金

1．3．1 共晶合金的分类

1．3．2 共晶合金的研究现状

1．4 选题依据和研究内容

1．4．1 选题依据

1．4．2 研究内容

第2章 实验材料、设备和方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．2．1 真空非自耗电弧炉熔炼装置

2．2．2 电磁感应熔炼装置

2．2．3 高速摄影仪

2．3 实验技术

2．3．1 测温方法

2．3．2 生长速率测量方法

2．4 实验流程

2．4．1 实验流程图

2．4．2 样品制备

2．4．3 分析测试方法

第3章 Ni71．2Si29．8共晶合金凝固组织与生长动力学

3．1 合金的冷却曲线

3．2 凝固过程的原位观测与生长动力学

3．3 凝固组织的演变

3．4 讨论

3．5 本章小结

第4章 Ni54Si46共晶合金凝固组织与生长动力学

4．1 合金的冷却曲线

4．2 凝固过程的原位观测与生长动力学

4．3 凝固组织的演变

4．4 讨论

4．5 本章小结

第5章 Ni43．8Si56．2共晶合金凝固组织与生长动力学

5．1 合金的冷却曲线

5．2 凝固过程的原位观测与生长动力学

5．3 凝固组织的演变

5．4 讨论

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢