基于液態(tài)結構變化的金屬熔體熱處理技術研究.pdf

1、本文利用高溫DSC差熱分析、熱速處理、快速凝固等方法對Al-12wt.％Sn、Al-12wt.％Sn-4wt.％Si合金熔體進行了細致研究，并分析了合金熔體結構變化與凝固組織的關系。另外利用自行研制的電阻率測量儀采用直流四電極法測量了Ga-Sb合金熔體在不同成分和溫度下的電阻率。
　　 對Al-12wt.％Sn合金進行了DSC測試，發(fā)現在DSC曲線溫度點735-750℃和845-858℃左右存在著吸熱峰，由此確定合金熱速處理的過

2、熱溫度為900℃和780℃。熱速處理的結果顯示經過熱速處理的合金組織明顯細化。組織中的Sn相也趨于均勻細小。同時，通過研究保溫時間對合金熔體熱速處理的影響發(fā)現，經900℃快速激冷到700℃時，由于馳豫現象的存在，保溫時間短的熔體大部份保留了900℃的熔體結構，試樣的組織比較細小。
　　 利用高溫熔體黏度儀對Al-12wt.％Sn-4wt.％Si合金熔體進行了黏度測試。結果證明隨著溫度的降低，合金熔體黏度在998K-968K和11

3、38K-1103K處出現不連續(xù)的變化。而利用DSC對Al-12wt.％Sn-4wt.％Si進行測試時發(fā)現合金熔化以后，在1013K和1083K處，曲線上仍然出現了吸熱峰，說明合金熔體出現了不連續(xù)結構轉變。分析認為，共價結合的Si-Si、Sn-Sn原子團簇的形成和Al、Si和Sn原子結合成原子團簇并迅速長大，分別是引起這兩個溫度區(qū)間內熔體結構不連續(xù)轉變的原因。由黏度突變所反映出的熔體結構不連續(xù)轉變溫度和由DSC分析所得的熔體結構不連續(xù)轉變

4、溫度雖然相近，但是還是存在一定的溫度差。這是由于試驗過程中，兩種測量方法的升溫制度以及它們所反映的物理性質不同引起的。找到異常溫度點之后利用快速凝固的方法觀察Al-12wt.％Sn-4wt.％Si合金在963K、1100K和1200K溫度下快速凝固的鑄態(tài)組織發(fā)現，熔體過熱溫度越高，快速凝固后組織越細小，尤其是含量較高的白色Sn相，在1200K下快速凝固后呈現接近彌散分布的顆粒狀。這是由于溫度越高，合金熔體中原子團簇的尺寸越小，在較高的溫

5、度下原子團簇可能分解，熔體趨于均勻，快速凝固可以將熔體的這些特征保留到鑄態(tài)。因此，在試驗溫度范圍內，過熱度越高，熔體快速凝固后組織越均勻細小。
　　 使用自行研制的電阻率測量儀采用直流四電極法測量了液態(tài)Ⅲ-Ⅴ族體系的Ga-Sb合金熔體不同成分電阻率-溫度曲線。研究發(fā)現，隨著Sb含量的增加，Ga-Sb合金熔體的電阻率升高。Ga50Sb50合金熔體的電阻率在715-735℃溫度區(qū)間內出現了異常變化，其余幾個成分點的電阻率-溫度曲線在

6、熔點以上50-100℃的范圍內由于有大量原子團簇的產生不成線性關系。由于Ga50Sb50是一種比較特殊的化合物，晶體屬于半導體化合物，熔化后該合金的電阻率及其溫度系數呈現典型的金屬特征，原子之間的作用力為金屬鍵。當溫度降至735℃時，金屬鍵開始大量向共價鍵轉變，此時原子分布處于混亂狀態(tài)，電子運動受到阻礙，隨著共價鍵量的增加，熔體中原本處于自由態(tài)的電子逐漸被束縛，使電子輸運性能下降，所以電阻率在735℃時升高，當熔體溫度達到723℃時共價