版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、本文利用高倍視頻顯微鏡(HSVM)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、透射電子顯微鏡(TEM)及場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)等測試手段對Al-Si-P、Al-Zr-P、Al-Si-Ca-P合金中磷化物進(jìn)行了研究。分析了Al-Si-P熔體中AlP團(tuán)簇結(jié)構(gòu),并提出了AlP孿晶凹角生長機(jī)制;發(fā)明了一種高效穩(wěn)定型Al-Zr-P中間合金,揭示了ZrP與AlP之間的演變行為;明確了Al-Si-C
2、a-P合金中Ca對AlP的抑制作用機(jī)制;研究了Al-Si-P、Al-Zr-P中間合金對過共晶Al-Si合金的細(xì)化行為。
本文的主要研究工作如下:
(1)Al-Si-P熔體中的AlP團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及其生長機(jī)制研究采用第一性原理分子動力學(xué)模擬對Al80Si15P5熔體中AlP團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,進(jìn)一步解釋了AlP在Al-Si熔體中的演變行為。研究發(fā)現(xiàn),P原子周圍存在強(qiáng)烈的化學(xué)短程序,在1100℃時熔體中存在以P原子為核
3、心的Al6P結(jié)構(gòu)單元,將熔體溫度升至2600℃時該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?6Al+Si)P。
試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),Al-Si-P系合金由三種物相組成,即α-Al,Si及AlP。熱力學(xué)分析表明,AlP晶體{111)晶面的生長方式為小平面生長,而{100}、{110}晶面則屬于非小平面生長。對Al-Si-P合金的斷口進(jìn)行分析,觀察到AlP具有孿晶棱邊和凹槽。在此基礎(chǔ)上提出了AlP孿晶凹角生長機(jī)制,從而解釋了AlP在Al-Si熔體中的生長過程,即
4、AlP從元素濃度較高的孿晶凹槽處開始生長,隨著晶體繼續(xù)生長,一些高指數(shù)晶面消失,最終AlP晶體被密排{111}面包圍。
(2)Al-Zr-_P合金中ZrP演變及其生長機(jī)制研究通過第一性原理分子動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn),在Al90Zr5P5合金體系中,Zr-P原子之間的相互作用力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它各原子間的作用力,即Zr原子傾向于在第一近鄰處與更多的P原子相鍵合。在800℃溫度下,Al90Zr5P5合金熔體中存在(6Al+Zr)P結(jié)構(gòu)單元
5、。而在1600℃溫度下,Al90Zr5P5合金熔體中存在(7Al+Zr)P結(jié)構(gòu)單元。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在一定的熔煉條件下向Al-P合金熔體中引入Zr,可使其中的AlP轉(zhuǎn)變?yōu)閆rP,從而可制備出不含AlP的Al-Zr-P合金,由α-Al、ZrAl3和ZrP相組成。進(jìn)一步研究表明,向Al-Zr-P合金中添加Si時,ZrP又演變?yōu)锳lP。
在該合金體系中,ZrP為復(fù)式面心立方結(jié)構(gòu),經(jīng)過萃取處理后發(fā)現(xiàn)該物相呈現(xiàn)立方體結(jié)構(gòu)。另外,在Zr
6、P晶體生長過程中,各晶面之間生長速率的差異將會導(dǎo)致形成不同的形貌。同時,由于熔體擴(kuò)散的影響,Zr、P原子更易于在已析出ZrP顆粒的邊角處富集,從而促進(jìn)了該晶體<111>方向的突出生長,而{100}晶面面心部分則易于形成Al富集?;诖耍琙rP相呈現(xiàn)出立方體形貌,同時其{100}晶面呈漏斗狀,而這種結(jié)構(gòu)也為ZrAl3相的形核、生長提供了現(xiàn)成的臺階。
(3)Al-Si-Ca-P合金中Ca對AlP相的抑制作用研究元素Ca作為Al
7、-Si合金中常見雜質(zhì)元素,嚴(yán)重影響了磷對初晶Si的細(xì)化效果。通過分析發(fā)現(xiàn),在Al-4Ca-2P合金體系中,元素Ca以Al4Ca和Ca3P2相的形式存在。其中,Ca3P2相呈現(xiàn)條絮狀且表面比較粗糙,存在多個晶面凸起。而在Al-xSi-2Ca-1P合金體系中,即Si含量依次為6.0%、12.0%、18.0%時,元素Ca主要以Al2Si2Ca和Ca3P2相的形式存在。通過Al-12Si-0.4Ca-0.2P合金斷面組織分析發(fā)現(xiàn),這兩種富鈣相均
8、呈現(xiàn)粗大板片狀。
對含Ca量約為400ppm的Al-12Si合金中添加200ppmP進(jìn)行處理,合金中并未呈現(xiàn)磷變質(zhì)效果。其原因在于,Ca與P之間生成了穩(wěn)定的Ca3P2化合物,從而使得熔體中沒有可作為初晶Si異質(zhì)核心的AlP相。多余的元素Ca促使合金表現(xiàn)出Na變質(zhì)效果的同時,還可與Al、Si反應(yīng)生成粗大板片狀A(yù)l2Si2Ca相。
(4)Al-Si-P和Al-Zr-P中間合金在過共晶Al-Si合金中的應(yīng)用基于對A
9、l-Si-P合金中AlP團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及其溶解與析出行為的分析,在細(xì)化過程中AlP在Al-Si熔體中的行為如下:大尺寸顆粒→溶解→Al6P結(jié)構(gòu)單元形成的團(tuán)簇→AlP微晶。對于不同的含磷中間合金而言,其細(xì)化機(jī)制均為AlP異質(zhì)形核初晶Si,同時AlP在熔體中均需經(jīng)歷上述過程,方可呈現(xiàn)出良好的細(xì)化效果。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Al-17Si-2.5P中間合金的微觀組織對其細(xì)化行為有一定的影響。比如,經(jīng)快速凝固處理的Al-17Si-2.5P中間合金
10、內(nèi)AlP相尺寸細(xì)小、分布均勻,這促進(jìn)了細(xì)化過程中AlP的溶解,從而進(jìn)一步地增加了P吸收率,最終提高了細(xì)化效率。
采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了Al-17Si-2.5P中間合金對A390合金的細(xì)化工藝,即磷添加量375ppm,熔體處理溫度800℃,保溫時間30min。在優(yōu)化方案下,初晶Si的平均尺寸可以由116.3μm細(xì)化至14.0μm,其形貌呈現(xiàn)近球狀,分布也變得更加均勻。同時,布氏硬度、室溫抗拉強(qiáng)度分別提高了14.1%、27.8%。
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 新型Al-Si合金變質(zhì)劑—Al-P中間合金的研制及其變質(zhì)特性的研究.pdf
- Al-P-Si中間合金及其變質(zhì)處理技術(shù)的研究.pdf
- Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金力學(xué)性能的研究.pdf
- Al-Si-X-P熔體中Al-P團(tuán)簇演變行為與化學(xué)穩(wěn)定性的研究.pdf
- 導(dǎo)線用Al-Mg-Si-Zr-Y-RE合金組織及性能研究.pdf
- Al-P中間合金對含Si鎂合金細(xì)化與變質(zhì)行為的研究.pdf
- al6mg0.7mn0.1zr0.3er合金中的al,3(zr,xer,1x)的形核生長研究
- 新型Al--Mg--Si--Cu--Zr合金擠壓與熱處理工藝研究.pdf
- 過共晶Al-Si合金對Al-Si合金的變質(zhì)作用.pdf
- 高性能Al-Mg-Si-Sc-Zr合金的熱處理及變形工藝研究.pdf
- Er、Zr微合金化對鑄造Al-Si-Cu-Mg合金組織與性能的影響.pdf
- Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高溫鈦合金熔模鑄造工藝研究.pdf
- Al-Zr-Nd和Al-Fe-Zr-Nd合金的腐蝕行為研究.pdf
- Al-Si-Ge合金中Si(Ge)相的演變及控制的研究.pdf
- Zr-8Al合金化學(xué)復(fù)合鍍Ni-P-ZrO2研究.pdf
- Al-Si-Mg-Hf合金中析出相的研究.pdf
- Al-Fe-Zr-(Nd)合金的機(jī)械合金化研究.pdf
- Al-Fe-Zr-Nd合金的機(jī)械合金化研究.pdf
- Mg-Al-Si合金中Mg2Si相的變質(zhì)機(jī)理研究.pdf
- Mg-4Al-RE-Ca-Si耐熱鎂合金的組織與性能.pdf
評論
0/150
提交評論