金屬凝固過程中的熱分析技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、本文研制了計(jì)算機(jī)溫度自動(dòng)采集硬件和軟件系統(tǒng).經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的測量誤差低于±0.2﹪,滿足測量要求.采用熱分析冷卻曲線、冷卻速率曲線確定金屬臨界形核、最大形核速率、形核結(jié)束以及凝固結(jié)束的特征值點(diǎn).利用該系統(tǒng)研究脈沖電流、脈沖磁場對純鋁和亞共晶鋁硅合金凝固的影響.根據(jù)特征值點(diǎn)的變化規(guī)律分析了物理場下凝固過程的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律.將金相組織、外加物理場的凝固機(jī)理與熱分析結(jié)果相結(jié)合,得出了評價(jià)外加物理場作用效果的有效判據(jù).研究結(jié)果表明脈

2、沖電流能顯著改變金屬的凝固過程.隨著脈沖電流峰值的增加,純鋁的形核過冷度Δ T、長大過冷度ΔT<,G>均先減小后增大,形核時(shí)間t<,N>及總凝固時(shí)間t<,S>增加,晶粒組織細(xì)化.但當(dāng)脈沖電流峰值達(dá)到40000A后,組織開始粗化.研究認(rèn)為,ΔT和ΔT<,G>可以作為不同脈沖電流峰值作用下純鋁細(xì)化效果的判據(jù).電流峰值不變時(shí),延長脈沖電流的作用時(shí)間可使溫度場更加均勻.脈沖電流可顯著改變鋁硅合金各特征值溫度和特征值時(shí)間,且電流峰值越大,作用越明

3、顯.分析認(rèn)為脈沖電流促使金屬形核驅(qū)動(dòng)力及長大驅(qū)動(dòng)力增加,使熔體形核和長大更為容易.脈沖電流過大將引起擴(kuò)散激活能增加,阻礙原子的擴(kuò)散.兩者的綜合作用影響著金屬凝固的過程.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示脈沖磁場對純鋁的凝固過程有顯著影響.隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加,形核的過冷度ΔT及長大過冷度ΔT<,G>均變小,形核時(shí)間t<,N>增加,且整個(gè)凝固時(shí)間t<,S>縮短.當(dāng)形核時(shí)間大于60s時(shí),脈沖磁場處理效果較好.根據(jù)脈沖磁場作用機(jī)理可以將形核時(shí)間t<,N>作為脈沖磁