定向凝固Al-Ni-Y三元共晶合金的相组成与凝固组织研究

摘要

人们目前对凝固理论的研究大多集中于以二元铝合金为材料的定向凝固，对于三元或多元铝合金定向凝固少有人触及。本文采用在5K/mm温度梯度下，选用1mm/min、5mm/min、10mm/min、15mm/min四种下拉速率对成分为96.0at％Al、1.0 at%Ni、3.0at%Y的三元共晶合金进行定向凝固试验，研究下拉速率对合金组织演化的影响，以及凝固相的形成过程。
　　研究结果表明：定向凝固棒中间部分组织较为均匀，定向特征更为明显，凝固过程更为稳定。通过X射线衍射和光学显微镜分析表明合金由α-Al相、Al3Y相、Al23Ni6Y4相三相组成。当下拉速率为1 mm/min时，合金组织呈现三相共晶结构，纵截面有定向凝固趋势。下拉速率大于5mm/min时，合金组织演变成两种二相共晶：一种是Al3Y相与α-Al相形成菊花状的不规则二相共晶组织，另一种是 Al23Ni6Y4相与α-Al相形成层片状的规则二相共晶组织，纵截面上均有明显的定向凝固特征。在相同或不同下拉速率下，合金试样横、纵截面上晶粒生长取向发生了变化，尤其在纵截面上，与热流方向相近或成一定角度的取向快速生长，其晶面衍射峰的强度明显提高，而与热流方向相差较大的取向则生长缓慢甚至消失，其晶面衍射峰强度明显减弱。利用ICSD、Material-Studio软件建立起Al3Y相的晶体结构，得出此相具有六个生长方向，即：[010]、[010]、[100]、[100]、[110]、[110]。

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第 1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 定向凝固技术概述

1.3 铝合金的定向凝固

1.4 Al-过渡金属-稀土三元合金

1.5 本文的研究目的、意义及内容

第 2章 试验设备及方法

2.1 试验设备

2.2 合金成分的选择

2.3 试验过程

2.4 试验方法

2.5 本章小结

第 3章 三元共晶合金的物性分析

3.1 三元共晶合金的相组成

3.2 三元共晶合金的示差扫描量热分析

3.3 本章小结

第 4章 三元共晶合金的凝固组织研究

4.1 原始铸态组织

4.2 定向凝固宏观组织

4.3 下拉速率对定向凝固微观组织的影响

4.4 本章小结

第 5章 凝固合金中 Al3Y相形貌的形成

5.1 XRD分析Al-Ni-Y三元合金的生长方向

5.2 Al-Ni-Y三元合金的TEM分析

5.3 Al3Y相生长形貌的分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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