Al基快凝合金的过热液体脆性与弹性模量及热稳定性之间相关性的研究

摘要

以快凝合金为研究对象，选择同系Al基合金进行试验，借助于真空电弧炉、DSC和热膨胀仪等试验设备测量金属玻璃的特征转变温度以及热膨胀行为，获得热稳定性参数，分析不同合金热稳定性的强弱，并与过热液体脆性参数比较，系统地研究过热液体脆性与热膨胀特征参数的相关性，探索过热液体脆性行为的内在本质，揭示快凝合金过热液体脆性和热稳定参数之间的相关性并解释原因。这些研究结果有助于从本质上认识液体的动力学特征及其对液-固转变的遗传行为，同时拓展了过热液体脆性理论的应用范畴，丰富了凝固过程控制的研究方法;除此之外，将液体脆性的研究和应用从玻璃领域扩展到整个金属和合金领域，在指导生产过程中快凝材料的设计、制备和性能测试方面作用明显。
　　研究了6种Al基合金，在所有合金中Al92.5Ti2.5Fe2.5Cr2.5合金平均热膨胀系数最大，即热稳定性最差;Al80Ni20合金平均热膨胀系数最小，即热稳定最好，并且对Al-Ni合金比较可以看出，当Al元素和Ni元素原子个数比在4∶1时，平均热膨胀系数最小;另外，由Al-Fe合金到Al-Ti-Fe，随着新元素的加入，合金的平均热膨胀系数逐渐增大，热稳定性逐渐变差。
　　对Al基非晶合金系的过热液体脆性和弹性参数之间的相关性进行了研究发现，过热液体脆性参数M与弹性参数，诸如杨氏模量E，剪切模量G和体积模量K的正相关关系，这些正相关性可以归因于无定形合金的几个流动单元具有大M值。另外，发现K/G与Tg/Tl*(1/M)也具有线性关系。
　　粘度是反映流体性质的一项重要的参数，它能够直接的反映出不同流体的性质。利用回转振动式粘度仪测量不同铝基合金的粘度，得出快速凝固铝合金的粘度随着温度升高而变小的规律。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究对象

1．4 研究的目的

1．5 研究的意义

1．6 可行性分析

2 试验方法及设备

2．1 研究技术路线

2．2 试验方案

2．3 粘度仪及粘度测量

2．3．1 高温熔体磁场粘度仪介绍

2．3．2 工作原理

2．3．3 性能指标

2．3．4 设备特点及应用范围

2．3．5 熔体粘度测试的意义

2．4 高温熔体磁场粘度仪操作流程

2．4．1 制备试样

2．4．2 试验步骤

2．4．3 注意事项

2．5 X射线衍射分析

2．6 差式扫描量热分析

2．7 热膨胀测量

3 过热液体脆性与弹性模量的研究

3．1 前言

3．2 过热液体脆性的计算

3．3 过热液体脆性与弹性模量之间的相关性

3．3．1 过热液体脆性与杨氏模量之间的相关性

3．3．2 过热液体脆性与剪切模量和体积模量之间的相关性

3．3．3 过热液体脆性与体积模量和剪切模量的比值之间的相关性

3．3．4 K／G和Tg／Tl*(1／M)之间的相关性

3．4 本章小结

4 过热液体脆性与热膨胀性能

4．1 过热液体脆性参数M

4．2 平均膨胀系数以及热膨胀行为

4．3 过热液体脆性与热稳定性的相关性

5 工作总结与展望

5．1 工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢