Al-Cu-Mg包共晶凝固行為實驗研究及凝固路徑數(shù)值模擬.pdf

1、液態(tài)金屬的凝固機制、相變規(guī)律及其形貌組織演變是凝聚態(tài)物理和材料科學領(lǐng)域共同關(guān)注的重要課題之一。針對二元合金系的凝固已經(jīng)建立了成熟的快速枝晶生長和共晶生長模型，對偏晶和包晶凝固的研究也取得了很大進展。但是實際應(yīng)用中的合金絕大多數(shù)為三元甚至多元合金，迄今為止，即使對于三元合金，相對完整的凝固理論體系還尚未建立。因此，圍繞多元合金系開展系統(tǒng)深入的凝固規(guī)律研究仍是今后凝固科學的主要方向之一。
　　目前，諸多三元合金系，如工業(yè)用鋁合金Al-

2、Fe-Si和Al-Cu-Mg，耐磨鑄鐵Fe-C-Cr，以及Fe-Mo-Si、Pb-Bi-Sn、Cu-Ni-Sn等，其凝固過程中均發(fā)生三元包共晶反應(yīng)，即L+α→β+γ，從反應(yīng)物看它具有包晶反應(yīng)的特征，從生成物看它又像共晶反應(yīng)，涉及的相變反應(yīng)相對較為復(fù)雜，目前尚無完整的理論體系建立，其中關(guān)于三元包共晶合金凝固規(guī)律的研究很少，人們對于三元包共晶合金凝固特點的了解相對匱乏。因此，研究包共晶合金的凝固機制、組織形態(tài)演變規(guī)律及相組成特點，有著重要的

3、理論和工程意義。
　　由于本文研究的三元包共晶合金在經(jīng)歷三元包共晶反應(yīng)之后，繼而發(fā)生了三元共晶反應(yīng)，最終凝固組織由復(fù)雜的包共晶組織及三元共晶組織構(gòu)成。為了更好的研究包共晶組織，本文首先研究了三元共晶附近合金成分的凝固組織轉(zhuǎn)化特點、相組成及凝固路徑，并對其進行了數(shù)值模擬計算；在此基礎(chǔ)之上，本文又對 Al-Cu-Mg包共晶附近合金成分的凝固組織轉(zhuǎn)化特點及相組成進行了研究，并對其凝固路徑進行了數(shù)值模擬。本文主要完成了以下內(nèi)容：
　

4、　設(shè)計了本文實驗所用裝置，包括液淬石墨樣杯、樣杯卡具、鑄型以及熱電偶的制備等。
　　研究了 Al-Cu-Mg三元共晶合金相組成以及顯微組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，在此基礎(chǔ)上得出了 Al-Cu-Mg三元共晶合金凝固路徑，同時結(jié)合本課題組提出的微觀偏析統(tǒng)一模型及 Thermo-Calc軟件，改進已有的算法對 Al-4.37％Cu-27.02%Mg、Al-10.68%Cu-25.00%Mg兩種合金凝固路徑進行數(shù)值模擬。
　　繼 Al-Cu-Mg