Al-Ni-La合金熔體結(jié)構(gòu)演變規(guī)律及其對凝固組織的影響.pdf

1、本實驗通過電阻率實驗、液態(tài)XRD測試以及黏度實驗對Al-Ni-La合金熔體結(jié)構(gòu)及其隨溫度和成分的變化規(guī)律進行了研究，探討了溫度誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象;通過單輥旋淬設(shè)備在不同熔體狀態(tài)下制備出Al-Ni-La快凝合金和非晶合金，通過XRD、SEM、DSC、電化學(xué)腐蝕和硬度測試分析表征了這些合金的結(jié)構(gòu)和性能，探討熔體結(jié)構(gòu)對凝固組織的影響并從快凝合金和非晶合金角度來反映熔體結(jié)構(gòu)及其變化。
　　在四次升降溫過程中，Al100-xNix(x=0，

2、2，2.7，5)合金和Al100-xLax(x=2，3，5)合金熔體電阻率隨著溫度的升高而升高，它們的溫-阻曲線都先后呈現(xiàn)出線性和非線性變化，該變化的溫度轉(zhuǎn)折點隨著成分中Ni含量和La含量的增加而增大，Al-Ni合金為850～950℃之間，Al-La合金為880～960℃之間。Al-Ni合金熔體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一些可逆的結(jié)構(gòu)變化和不可逆的結(jié)構(gòu)變化，降溫過程中的電阻率比升溫過程高;而Al-La合金中升降溫過程的電阻率沒有明顯差異，也沒有觀測到

3、不可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。此外，Al-Ni合金和Al-La合金的電阻率都隨著各自成分中Ni含量和La含量的增加而變大，該變化關(guān)系同樣是非線性的。
　　在熔體過熱處理至800℃銅輥轉(zhuǎn)速2500rpm條件下，制備的Al100-xNix(x=2，2.7，5)快凝合金和Al100-xLax(x=2，3，5)快凝合金中即含有非晶結(jié)構(gòu)。熔體處理改善了Al-Ni合金和Al-La合金的結(jié)構(gòu)，提高了它們的耐腐蝕性和硬度。該合金各性能的隨制備溫度的升高而

4、增強，且它們隨溫度的變化呈現(xiàn)出非線性的關(guān)系，分別在在850～950℃和880～980℃之間有明顯的變化，驗證了熔體電阻率實驗的結(jié)論。
　　在熔體溫度1020℃銅輥轉(zhuǎn)速2000rpm條件下即可制備得到Al84Ni10La6非晶合金，其結(jié)構(gòu)均勻而致密。熔體過熱處理改善了非晶合金的結(jié)構(gòu)，提高了其非晶形成能力、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性和硬度。非晶合金性能的隨制備溫度的變化呈非線性的關(guān)系，在1220℃～1280℃之間有明顯的增加，反映了該體系熔體

5、結(jié)構(gòu)隨溫度的變化也是非線性的，某種液液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變在該溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生。
　　Al-Ni-La合金的結(jié)構(gòu)從晶體狀態(tài)、非晶狀態(tài)到熔體狀態(tài)其無序度依次增加，它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)最近鄰原子距離和配位數(shù)也逐漸變大。該體系非晶結(jié)構(gòu)與熔體結(jié)構(gòu)是很近似的，而在熔點附近晶體結(jié)構(gòu)和熔體結(jié)構(gòu)也是相似的。本實驗在104～105K/S冷卻速率下將不同狀態(tài)合金熔體的部分特征迅速“凍結(jié)”在固態(tài)組織中，以從快凝合金和非晶合金的角度來探究相應(yīng)的熔體結(jié)構(gòu)，實驗證明該方法是可行

6、的。
　　本實驗根據(jù)XRD實驗測試并計算得到Al-Ni合金熔體的結(jié)構(gòu)因子和徑向分布函數(shù)，進一步計算了其在選取溫度下的最近鄰原子間距、配位數(shù)和相關(guān)半徑等參數(shù)的值。同時，基于該實驗得到的結(jié)構(gòu)因子和雙體分布函數(shù)，本實驗根據(jù)Faber-Ziman理論和Born-Green理論，分別采用近自由電子近似和贗勢以及L-J勢等結(jié)構(gòu)模型計算了Al-Ni合金的電阻率和黏度，理論值與實驗值有一定差別，整體趨勢符合較好。
　　Al-Ni-La體系合