学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超声致Sn-20%Pb合金熔体电阻变化与凝固组织的相关性研究

作　者: 方超
导　师: 乐启炽
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Sn-20%Pb 合金熔体超声处理电阻变化凝固组织
分类号: TG111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

大量研究表明,超声预处理可显著细化镁合金、铝合金以及Sn-Pb等低熔点合金的凝固组织。超声细化技术的本质在于声空化及声流作用导致的非线型效应导致类合金凝固行为的变化,从而实现组织细化。金属合金凝固行为包括形核和长大两个过程,对凝固行为的影响应该与熔体微观结构的变化相关。电阻是金属熔体结构的敏感性物理性质,可以反映金属熔体的结构变化。为理解超声是否对熔体结构产生影响从而导致凝固行为变化最终导致凝固组织细化,因此,为国家自然基金项目“超声致镁合金熔体凝固行为与熔体电阻率变化的相关性研究”的一部分,本文对超声处理条件对Sn-20%Pb合金熔体电阻的影响进行系统测量,并对相应的凝固组织进行观察,试图建立超声导致的熔体电阻变化与凝固组织之间的相关性,从而揭示金属凝固组织超声细化的微观机理。研究取得如下主要结论：(1)通过对超声处理前后Sn-20%Pb合金熔体电阻的实时连续检测,超声处理时合金熔体电阻显著降低(称为瞬时电阻变化量|ΔR|),超声停止后仍然保持一个较小的电阻降(称为残留电阻变化量|Δr|),且此电阻降需在经历一段时间(Δt2)方可回复至超声处理前状态。研究表明,|ΔR|反映了超声作用时声空化过程和声流效应对电阻的影响,而|Δr|反映了超声空化效应对熔体微观结构的改变程度,Δt2反映的是超声处理的有效时间；(2)超声功率和超声处理温度对Sn-20%Pb合金熔体电阻的|ΔR|和|Δr|影响显著,提高超声功率或提高处理温度,|ΔR|和|Δr|均增加；而处理时间对|ΔR|影响很小适当延长处理时间,|Δr|有所增加,但处理时间过长则不再有明显变化；(3)通过对超声处理的有效时间Δt2的比较表明,提高超声功率或处理温度以及延长超声处理时间,Sn-20%Pb合金的Δt2均显著延长,其中330℃熔体经800W超声处理5min后的At2达到155min；(4)通过对不同组成的Pb-Sn合金熔体电阻的测量表明,Sn含量增加相同超声处理条件所致的熔体电阻变化值|ΔR|和|Δrl均显著增加,这表明超声处理高Sn的Pb-Sn合金熔体时超声空化易于发生且其对熔体结构的改变也较容易；(5)通过对Sn-20%Pb合金熔体降温过程熔体电阻的连续检测表明,凝固过程施加超声,合金的初始凝固温度发生改变,初始凝固温度随超声功率增加先增加后降低；(6)通过组织观察及与|Δr|的关联表明,超声预处理显著细化Sn-20%Pb合金熔体的凝固组织,且|Δr|与凝固组织晶粒尺寸d之间存在函数关系,表明|Δr|可以良好表征熔体结构变化,而超声导致的熔体结构是凝固组织细化的根本原因。因此,在电阻变化数据充分积累后将可通过|Δrl预测熔体的凝固组织,这对超声预处理的熔体凝固组织控制至关重要。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-26
  1.1 超声波的发展及研究现状  12-15
    1.1.1 物理外场的作用与发展现状  12-13
    1.1.2 超声波技术在国内外的发展现状  13-14
    1.1.3 超声波的作用机理  14-15
  1.2 金属熔体的电导特性探究  15-22
    1.2.1 金属熔体的电子迁移理论  15-19
    1.2.2 金属熔体的结构物性表征  19-20
    1.2.3 熔体电阻法国内外的研究现状  20-22
  1.3 超声处理对镁合金凝固组织的影响  22-23
  1.4 Pb-Sn合金超声处理的研究现状  23
  1.5 本文的研究目的和内容  23-26
    1.5.1 研究的背景、目的  23-24
    1.5.2 研究的内容  24-26
第2章实验方法与实验设备  26-42
  2.1 实验测量系统简介  26-28
  2.2 熔体电阻测量方法研究  28-33
    2.2.1 熔体电阻测量单元的设计  28-29
    2.2.2 测量电极的选取  29-31
    2.2.3 超声波引入方式的选择  31-32
    2.2.4 系统通讯原理及测量程序的编写  32-33
  2.3 实验设备使用原理  33-38
    2.3.1 电阻测试仪测量原理  33-34
    2.3.2 超声设备简介及使用原理  34-38
  2.4 超声处理工艺的确定  38-39
  2.5 实验方法  39-40
  2.6 实验操作步骤  40-42
第3章超声对熔体电阻的影响  42-64
  3.1 超声处理工艺对熔体电阻影响的研究  42-54
    3.1.1 超声功率对Sn-20%Pb熔体电阻的影响  44-49
    3.1.2 超声处理温度对Sn-20%Pb熔体电阻的影响  49-51
    3.1.3 超声处理时间对Sn-20%Pb熔体电阻的影响  51-54
  3.2 超声处理对Sn-20%Pb的时效性影响  54-58
    3.2.1 超声功率对时效性的影响  54-56
    3.2.2 超声处理温度对时效性的影响  56-57
    3.2.3 超声处理时间对时效性的影响  57-58
  3.3 升降温过程间隙施加超声对不同Sn-Pb合金熔体电阻的影响  58-59
  3.4 超声对不同Sn-Pb合金熔体电阻的影响  59-61
  3.5 本章小结  61-64
第4章超声致熔体电阻变化与凝固行为的研究  64-81
  4.1 超声对熔体初始凝固温度的研究  64-69
  4.2 超声处理工艺对凝固组织的影响  69-74
    4.2.1 无超声处理时Sn-20%Pb合金凝固组织观察  69-70
    4.2.2 超声处理工艺对凝固组织的影响  70-74
  4.3 超声处理过程中电阻变化过程与凝固组织的关系  74-79
  4.4 本章小结  79-81
第5章结论  81-83
参考文献  83-86
致谢  86

超声致Sn-20%Pb合金熔体电阻变化与凝固组织的相关性研究

内容摘要

全文目录

相似论文