單個純Sn金屬微滴的原位快速凝固研究.pdf

1、金屬微滴凝固是一種非平衡快速凝固，其凝固特性和組織隨尺寸的減小和冷速的增大發(fā)生轉變，然而傳統(tǒng)測試手段難以實現(xiàn)在快速凝固條件下，對微滴形核動力學的實驗研究和微滴尺寸與冷卻速率兩個影響因素的獨立研究。本文首次將原位快速熱分析技術應用于單個純Sn金屬微滴的快速凝固領域，實現(xiàn)了微滴形核動力學的實驗研究及微滴尺寸與冷卻速率對凝固過冷度影響的獨立研究。
　　 本文首先分析了非絕熱功率補償差示掃描原位快速熱分析技術的基本測試原理，其加熱-冷卻

2、速率的可控范圍為20至2×105K/s，覆蓋了常規(guī)及快速凝固過程，并對測試過程中樣品的制備，熱分析曲線的分析及數(shù)據(jù)的處理等方面進行了系統(tǒng)的分析。研究了冷卻速率為1×104K/s的單個純Sn金屬微滴的異質形核動力學，其形核速率通過該微滴1000次重復形核的統(tǒng)計分析所得。采用經(jīng)典形核理論分析實驗結果，可以發(fā)現(xiàn)該微滴的形核方式為單一的球冠異質形核方式。同時，分別研究了不同冷卻速率下微滴的形核動力學，結果表明冷速對微滴的相關形核動力學參數(shù)沒有直

3、接的影響。
　　 利用原位快速熱分析技術及差示掃描量熱儀，對單個純Sn微滴凝固過冷度的尺寸效應進行了研究。由于在一系列連續(xù)的加熱-冷卻過程中，測試的單個球形微滴的幾何形狀基本保持不變，因而微滴的尺寸幾乎未發(fā)生變化，相當于是相同尺寸的微滴進行不同過程的測試研究，這一過程使得研究微滴尺寸對過冷度的獨立影響成為可能。結合純Sn的熱力學數(shù)據(jù)，采用經(jīng)典形核理論進行計算，發(fā)現(xiàn)單個金屬微滴凝固過冷度隨微滴尺寸減小而增大，與實驗結果一致。