Cu-Pb偏晶合金熔體的深過冷快速凝固及組織與性能.pdf

1、本文采用高頻感應(yīng)循環(huán)過熱結(jié)合熔融玻璃凈化法研究了Cu-Pb偏晶合金熔體深過冷及其快速凝固.采用紅外測溫儀檢測記錄合金溫度及冷卻曲線.用經(jīng)典形核理論和瞬態(tài)形核理論分析了Cu-20﹪Pb亞偏晶合金過冷熔體中α(Cu)相和L<,1>相競爭形核及其凝固過程.利用光學(xué)顯微鏡觀察并分析了Cu-20﹪Pb亞偏晶合金、Cu-34.15﹪Pb偏晶合金和Cu-40﹪Pb過偏晶合金組織演化規(guī)律,進(jìn)而用BCT-LKT模型以及枝晶生長熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算分析了

2、Cu-20﹪Pb亞偏晶合金過冷熔體凝固的組織演化機(jī)制.分析了過冷度對(duì)Cu-20﹪Pb亞偏晶合金的硬度、摩擦磨損性能和熱膨脹性能的影響.并對(duì)比分析了深過冷Ni-20﹪Pb亞偏晶合金的組織演化規(guī)律和性能變化規(guī)律.本文主要結(jié)論有: Cu-20﹪Pb亞偏晶合金在所獲得過冷度(0～238K)范圍內(nèi)有兩次再輝.在該過冷度范圍內(nèi)α(Cu)相恒先形核即勻晶轉(zhuǎn)變先于偏晶反應(yīng)發(fā)生.故此:一、二次再輝分別為初生α(Cu)相形核長大、偏晶反應(yīng)生成的L<

3、,2>相的形核與α(Cu)相和L<,2>相長大的物理現(xiàn)象.Cu-20﹪Pb亞偏晶合金"無過冷"組織由粗大的α(Cu)樹枝晶和枝晶間的Pb相組成,深過冷凝固使得樹枝晶的枝晶臂直徑與枝晶間Pb相明顯細(xì)化.在過冷度小于85K左右時(shí),枝晶重熔導(dǎo)致枝晶細(xì)化；過冷度大于170K時(shí),枝晶碎斷使得枝晶發(fā)生細(xì)化.Cu-34.15﹪Pb偏晶合金在過冷度小于130K時(shí),組織中出現(xiàn)偏晶胞現(xiàn)象,偏晶胞周圍有裂紋.而Cu-40﹪Pb過偏晶合金在過冷度為50K時(shí)便開

4、始出現(xiàn)分層現(xiàn)象. 深過冷凝固可使Cu-20﹪Pb亞偏晶合金的硬度升高,硬度均勻性提高.硬度值由"無過冷"時(shí)的34.9kgf/mm<'2>增加到238K時(shí)的42.5kgf/mm<'2>.材料的耐磨性在小過冷度下較好,減摩性在中等過冷度下較好,而在過冷度大于143K時(shí)材料的減摩性和耐磨性都很好；而且材料的磨損機(jī)制也由"無過冷"時(shí)的粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損向大過冷時(shí)的粘著磨損和輕微磨粒磨損轉(zhuǎn)變.在300～350℃溫度范圍內(nèi)平均線膨