铜锗合金的深过冷、枝晶生长速率晶粒细化及研究.pdf

分类号UDC密级733310学位,。论文铜锗合金的深过冷、枝晶生长速率及晶粒细化研究作者姓名:周一兰指导教师:高建荣教授东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室申请学位级别:硕士学科类别:工学学科专业名称:材料加工工程论文提交日期:2009年6月日论文答辩日期:2009年7月2日学位授予日期:2009年7月日答辩委员会主席:q-裨评阅人:叼狐锹砾方厶睛东北大学2009年ADissertationforMasterDegreeinMaterialsScienceY1716938Undercooling,GrainRefinementandDendriteGrowthVelocityinCu-·GeMeltAlloysbyZhouYiLanSupervisor:aoJianrongNortheasternUniversityJuly2009独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=把思O·学位论文作者签名:周一兰日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流,请在下方签名;否则视为同意。)学位论文作者签名:签字日期:导师签名:签字曰期东北大学硕士学位论文摘要铜锗合金的深过冷、枝晶生长动力学及晶粒细化研究摘要深过冷熔体的快速凝固是金属凝固领域的前沿研究课题。研究深过冷熔体中的枝晶生长动力学和凝固组织演化规律对于人们认识和利用液态金属的快速凝固过程具有重要的理论和实际意义。%Ge、%Ge合金在熔融玻璃净化工艺条件下的过冷行为,就加热方式、保护气氛、冷却速率以及合金成分的影响进行了研究。在此基础上,本文采用红外测温技术和高速摄影技术研究了Cu-10%Ge和Cu-%Ge合金深过冷熔体的快速凝固过程,对深过冷熔体中的枝晶生长速率进行了实验测定,并对其凝固组织中出现的晶粒细化现象进行了研究。深过冷实验结果表明,%%Ge合金,其在感应加热条件下获得的最大过冷度值都明显高于电阻炉加热下的最大过冷度。分析认为,这一差别可能与感应加热条件下样品内存在的强迫对流有关。通过对感应加热下熔融玻璃净化工艺的实验发现,除加热方式外,保护气氛的种类和合金成分是影响熔融玻璃净化条件下液态金属过冷度的关键因素。实验测量结果表明,Cu一10%Ge合金深过冷熔体中初生相0【.(Cu)的枝晶生长速率随过冷度的增大而持续增大。在实验所能达到的过冷度范围内,枝晶生长速率与过冷度之间符合幂函数关系:V=×△T2。34(m/s)。同样,Cu-%Ge合金深过冷熔体中初生相Oc.(cu)的枝晶生长速率也随过冷度的增大而持续增大。在实验所能达到的过冷度范围内,枝晶生长速率与过冷度之间符合幂函数关系:V=×△T257(m/s)。在相同的过冷度条件下,%Ge合金中初生相0【.(Cu)的枝晶生长速率明显低于Cu-10%Ge合金中的数值。这是由于在中低过冷度条件下,枝晶生长速率主要受溶质扩散控制。合金中的溶质含量越高,枝晶生长速率越缓慢。微观组织分析表明,%Ge合金的凝固组织为单相组织,并在特定的过冷度范围内出现明显的晶粒细化现象。在电阻炉加热条件下,合金凝固组织出现晶粒细化的过冷度为45K,77K;而在感应加热下,合金凝固组织出现晶粒细化的最低临界过冷度为83K。%Ge合金的凝固组织由初生相仪.(Cu)和包晶相<.CusGe相组成。在深过冷条件下,其凝固组织中初生相仅.(Cu)的晶粒也发生明显的细化现象。在电阻炉加热条件东北大学硕士学位论文摘要下,合金凝固组织出现晶粒细化的过冷度为74K。85K;而在感应加热下,合金凝固组织出现晶粒细化的最低临界过冷度为83K一103K。分析认为,Cu—Ge合金深过冷快速凝固组织中的晶粒细化现象不仪与过冷度有关,而且还和合金成分、冷却速率密切相关。此外,,在特定的过冷度内,样品表面的宏观固液界面发生了由锯齿状向平滑状的转变。其中,Cu-10%Ge合金宏观固液界面特征发生转变的过冷度范围为74K~83K,%Ge合金中宏观固液界面特征发生转变的过冷度范围则为83K~10