液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Pb-Sn-Bi三元合金凝固過程的影響.pdf

1、科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中所用到的金屬材料大多數(shù)是具有復(fù)雜成分的多元合金.Pb-Sn-Bi三元合金是多元合金中最簡單的合金之一,對它的研究是探索其它多元復(fù)雜合金的基礎(chǔ).Pb-Sn-Bi三元合金也是典型的低熔點合金,廣泛地應(yīng)用于機械、航空、汽車、電器儀表、輕工業(yè)以及原子能工業(yè)等方面,對這類材料的凝固組織形成及其控制的研究具有重要的理論和實際指導(dǎo)意義.本文通過實驗研究了Pb-Sn-Bi三元合金的凝固過程、凝固條件和液態(tài)合金結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對合金凝固組織和

2、性能的影響,從理論上分析了多元合金的凝固過程及其影響因素.本文所研究的主要內(nèi)容及結(jié)果如下: 本文通過研究Pb-42Sn-32Bi合金的凝固過程熱分析和組織分析,確定它們的相的組成和凝固機理.初生樹枝晶的生長主要受溶質(zhì)再分配影響,在凝固過程中,液相中的溶質(zhì)組元含量不斷升高,溶質(zhì)在初生晶的末端大量富集.在不同的冷卻速度下,Pb-30-95Sn-50Bi合金的凝固組織形貌產(chǎn)生了很大的差別.在緩慢冷卻時,樹枝晶不夠發(fā)達,形狀粗大,出現(xiàn)了

3、枝晶熔斷現(xiàn)象;在快速凝固時,合金微觀組織中的初生樹枝晶及晶粒尺寸細小.結(jié)合枝晶生長的熱力學和動力學理論,建立了三元合金的枝晶生長模型. 通過液.液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Pb-55.71Sn-10Bi和Pb-6.19Sn-90Bi三元合金的凝固過程的熱分析和組織觀察,研究結(jié)果表明:未發(fā)生液態(tài)結(jié)構(gòu)變化的合金,過冷度較小,組織粗大,隨著溫度的升高,擴散系數(shù)增大,界面越趨向于穩(wěn)定;合金熔體發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后,初生相生長的很細密,合金熔體中原子團簇的平均

4、半徑減小,合金相析出的過冷度增大,降低了界面穩(wěn)定性. 研究了在快速凝固條件下,液態(tài)合金結(jié)構(gòu)對Pb-18.57Sn-70Bi和Pb-55.71Sn-10Bi三元合金凝固組織的演變機理:液態(tài)合金結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前,合金中初生晶的數(shù)量較少,但是形狀粗大,存在較大的偏聚;液態(tài)合金結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后,原子越過液一固界面附著晶體生長需要克服的能壘增大,導(dǎo)致了原子由液相穿過界面向晶體的凈跳躍頻率減小,使得晶體生長速度減小,凝固組織比液態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前的要細小.在