Al-Sn-Bi合金熔體微觀不均勻性及其對凝固特性的影響.pdf

1、本實驗通過熔體的電阻率、黏度、DSC測試，研究了 Al-Sn-Bi合金熔體的微觀不均勻性及液相分離現(xiàn)象，探討了熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機制；利用Kissinger方法和Ozawa方法研究了Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)和動力學(xué)特征；通過測試Sn57Bi43合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后的冷卻曲線、凝固組織及耐腐蝕性能，研究熔體微觀不均勻結(jié)構(gòu)對凝固組織及凝固路徑的影響；通過銅?？炖浞?，研究熔體溫度、冷卻速率和合金成分對Al-Sn-Bi偏晶合金液相分離及核殼

2、結(jié)構(gòu)形成的影響因素及作用機理。
　　通過電阻率和黏度方法來研究Sn100-xBix（x=0，7，30，43，80，100）合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)。隨著溫度和 Bi含量的增加，液態(tài)合金的電阻率亦隨之增加，比較明顯的轉(zhuǎn)變點均出現(xiàn)在 Sn-Bi合金的電阻率-溫度和黏度-溫度曲線上，并且在轉(zhuǎn)變點之前電阻率隨著溫度的增加呈線性增加。此外，不同的合金成分表現(xiàn)出不同的轉(zhuǎn)變溫度。這些結(jié)果表明合金在973-1073K溫度處發(fā)生液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變且這個轉(zhuǎn)變是可逆

3、的，這可能是由于分子重排的協(xié)調(diào)運動造成的。基于探索出的熔體結(jié)構(gòu)結(jié)果，描述了Sn-Bi熔體結(jié)構(gòu)并探討了不連續(xù)結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變的性質(zhì)。
　　結(jié)合電阻率-溫度曲線和DSC曲線研究了Sn57Bi43合金的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變熱力學(xué)和動力學(xué)特征；通過熱分析方法計算出了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的激活能(Ea)及連續(xù)升溫轉(zhuǎn)變曲線（CHT曲線）。實驗結(jié)果表明：合金熔體的電阻率和熱參量在液相線上973-1073K范圍內(nèi)均出現(xiàn)了異常變化，且兩者對應(yīng)的特征轉(zhuǎn)變溫度相吻合，驗證了合金

4、存在液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及電阻率法、DSC結(jié)果的有效性，Kissinger、Ozawa法適用于Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變動力學(xué)的研究。
　　通過電阻率和熱分析方法研究了三元Al-Sn-Bi偏晶合金熔體的液相分離現(xiàn)象。隨著溫度的升高，電阻率-溫度曲線出現(xiàn)了不規(guī)則的、急劇的變化，與DSC曲線上相應(yīng)溫度處出現(xiàn)的峰相吻合，這表明了液相分離的發(fā)生。熔體的微觀不均勻性與微觀均勻性的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了濃度波動，這使得原子變得更加紊亂，給電子運動帶來更大的阻礙

5、，使電阻率急劇的增加。電阻率-溫度曲線出現(xiàn)的不規(guī)則行為歸因于濃度-濃度波動。并且添加錫可以降低Al-Bi的偏晶反應(yīng)溫度?？偨Y(jié)得出濃度-濃度波動是造成電阻率和DSC實驗異常行為的原因。
　　通過電阻率實驗、黏度實驗以及熱分析實驗得知Sn57Bi43合金熔體在973-1073K出現(xiàn)液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。進而研究了Sn57Bi43合金熔體微觀不均勻性對凝固特性的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的合金熔體，共晶相的凝固過冷度增大，合金的凝固組

6、織細化并且Sn-Bi成片間距顯著降低，得到更均勻的凝固組織，耐腐蝕性能也有一定的提高。
　　通過銅?？炖浞?，研究了熔體溫度、冷卻速率和合金成分對Al-Sn-Bi偏晶合金凝固組織的影響，并探討核殼結(jié)構(gòu)偏晶合金形成的影響因素及作用機理。結(jié)果表明：當合金成分處于難混溶區(qū)時，Al-Sn-Bi偏晶合金將發(fā)生液相分離并形成核殼結(jié)構(gòu)。合金成分對核殼形貌的影響是通過各元素的體積比來影響的，合金成分的改變導(dǎo)致各元素體積比的變化進而實現(xiàn)核殼組織的殼層