强磁场下Cu-Co液相烧结过程中组织演化分析

作     者：苗玲 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王凯;刘铁

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080601[工学-冶金物理化学] 

主      题：液相烧结 颗粒粗化 颗粒合并 强磁场 

摘      要：合金在液相烧结过程中,由于原子对流和扩散较明显,使得颗粒发生明显粗化,且合金在液相烧结过程中会不可避免出现孔隙问题。故使颗粒粗化及孔隙长大成为液相烧结过程中的核心问题。而针对合金在液相烧结下的粗化行为研究,本文提出强磁场为控制方法。通过对Cu-Co合金系在强磁场下液相过程中组织演化进行分析,针对其第二相颗粒的粗化及合并现象,且对孔隙的行为变化进行分析研究。主要研究结果如下:(1)通过对合金颗粒组织形貌进行分析得出:随着固相体积分数增加或施加强磁场后,颗粒粗化程度增大。且施加强磁场后,颗粒沿强磁场方向呈链状分布,并随着固相体积分数增加,颗粒链状现象减弱。另外,无论是否施加强磁场,颗粒或孔隙均有合并现象,且在强磁场作用下,孔隙沿强磁场方向排列分布。而固相体积分数与强磁场对颗粒链状分布的影响存在竞争关系。研究发现Cu-Co合金在粗化过程中出现了颗粒旋转合并机制和颗粒溶解-再沉淀合并机制。(2)通过对合金颗粒尺寸分布及粗化速率分析得出:随着固相体积分数增加,颗粒尺寸分布峰值右移,颗粒粗化速率增加。由于颗粒扩散粗化分为颗粒接触粗化及颗粒分散粗化两种方式,经过分析得到两种方式颗粒的长大速率也不同。同等条件下,颗粒接触粗化速率大于颗粒分散粗化速率。施加强磁场或固相体积分数增多,颗粒接触粗化速率会明显增加。另外,研究表明随着固相体积分数增加以及保温时间的延长,颗粒与颗粒接触之间的二面角均趋于减小,且施加强磁场后,二面角也趋于减小。(3)当合金的固相体积分数不同时,其颗粒周围溶质分布也会不同。当固相体积分数较低,合金体系中颗粒周围溶质浓度梯度较大;当固相体积分数较高,由于颗粒之间间距较小,导致颗粒周边溶质分布较均匀。另外研究表明,颗粒相界处出现平直化现象的原因是因为相界处溶质浓度与其他地方的溶质浓度梯度相差较大。