超重力場(chǎng)對(duì)al97.5ni2.5合金凝固組織及性能的影響

1、A D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d i nP a r t i a lF u l f i l l m e n t o ft h e R e q u i r e m e n t sf o rt h e D e g r e e o f M a s t e r i nE n g i n e e r i n gT h e i n f l u e n c e o f s u p e r g r a

2、v i t yo n t h em i c r o s t r u c t u r e sa n d p r o p e r t i e so f A 1 9 7 ．5 N i 2 ．5a l l o y -M a s t e r C a n d i d a t e ：X i o n g M e iM a j o r ：S u p e r v i s o r ：M a t e r i a l s S c i e n c eW u h a

3、 n U n i v e r s i t yo f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yW u h a n ，H u b e i 4 3 0 0 8 1 ，P ．R ．C h i n aM a y 2 1 ，2 0 1 6摘要隨著航空、汽車、高鐵等現(xiàn)代工業(yè)的日益發(fā)展，對(duì)超輕結(jié)構(gòu)材料提出了更高的要求。鋁合金作為超輕結(jié)構(gòu)材料的重要一種，研究者們投入了大量精力。常規(guī)鋁合金的晶粒尺寸在數(shù)十微米，若能細(xì)化

4、到微米級(jí)甚至亞微米級(jí)，將對(duì)鋁合金的發(fā)展起到促進(jìn)作用。超重力場(chǎng)作為一種特殊重力場(chǎng)，雖然在金屬凝固領(lǐng)域研究較少，但仍有數(shù)據(jù)表示超重力場(chǎng)對(duì)合金的晶粒細(xì)化具有有利影響。本文以A 1 9 7 ．5 N 如合金為對(duì)象，研究了超重力場(chǎng)及C r 含量對(duì)A 1 9 7 ．5 N 坊合金組織及性能的影響。與普通重力場(chǎng)凝固相比，當(dāng)A 1 9 7 ．5 N i 2 ．5 合金在4 2 3 0 9 超重力場(chǎng)下凝固時(shí)，先共晶a ( i l ) 的平均晶粒尺寸由2

5、8 ．6 1 1 x m 降至1 5 ．4 3 p m ，棒狀A(yù) 1 3 N i 共晶相的平均直徑d 由3 3 0 n m 減少至1 ] 2 8 0 n m ，平均共晶間距九由1 0 5 0 n m 降至6 5 0 n m ，棒狀A(yù) 1 3 N i 共晶相體積分?jǐn)?shù)由1 0 ．8 ％增至1 4 ．2 ％。平行于超重力場(chǎng)的鑄錠軸向方向，合金組織分布大致均勻。而在垂直于超重力場(chǎng)的鑄錠徑向方向，在試樣的最外層有分層現(xiàn)象，共晶組織減少，先共晶a

6、( A 1 ) 增多。隨著超重力場(chǎng)( G ) 的增加，A 1 9 7 ．5 N i 2 ．5 合金的凝固組織整體呈現(xiàn)晶粒細(xì)化的趨勢(shì)，硬度整體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。當(dāng)重力場(chǎng)大小由l g 增力Ⅱ至U 2 0 0 0 9 時(shí)，晶粒細(xì)化現(xiàn)象明顯，而硬度也增加明顯。當(dāng)重力場(chǎng)大小由2 0 0 0 9 增加到1 1 0 0 0 9 時(shí)，晶粒細(xì)化趨勢(shì)變緩，硬度增加趨勢(shì)也變緩。當(dāng)G 達(dá)到1 1 0 0 0 9 時(shí)，晶粒細(xì)化程度最高，先共晶a ( A 1 )

7、相的平均晶粒尺寸9 ．1 3 I t m ，共晶區(qū)棒狀A(yù) 1 3 N i 相的平均直徑為1 1 6 n m ，平均棒狀共晶間距為4 2 0 n m 。重力場(chǎng)大小由l g 增加到1 1 0 0 0 9 ，A 1 9 7 ．5 N i 2 ．5 合金的平均硬度值H V o ．5E h 4 4 ．2 4 增至5 8 ．7 9 ，提高了3 2 ％。討論了超重力場(chǎng)下A 1 9 7 ．5 N 如合金晶粒細(xì)化的機(jī)理。少量C r 的添加能顯著細(xì)化( A

8、 1 9 7 ．s N i 2 ．5 ) l o o ．。C r x 合金的晶粒， 提高( A 1 9 7 ．5 N 如) 1 0 0 ．。C r x 合金的硬度。當(dāng)x = l 時(shí)，先共晶a ( i l ) 細(xì)化最明顯，平均晶粒尺寸僅為1 ．2 3 1 x m ；當(dāng)x = 1 ．5 時(shí)，棒狀共晶直徑和棒狀共晶間距細(xì)化最明顯，分別為5 3 n m和1 7 0 n m ；當(dāng)x = 2 時(shí)，合金平均硬度有最大值，為8 3 ．6 9 ，與在1