Cu-Ce合金定向凝固组织及性能研究

《Cu-Ce合金定向凝固组织及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TG244+.310710-2015131026硕士学位论文Cu-Ce合金定向凝固组织及性能研究肖君霞导师姓名职称徐义库副教授申请学位级别硕士学科专业名称材料加工工程论文提交日期2018年4月30日论文答辩日期2018年5月22日学位授予单位长安大学MicrostructuresandPropertiesStudyofCu-CeAlloysunderDirectionalSolidificationAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaoJunxiaSuperviso

2、r：Prof.XuYikuChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离

3、校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要R-Cu（R为稀土元素）合金因其良好的物理及化学性能而被广泛研究，但是较差的室温塑性和韧性使其发展受到限制。材料的组织在很大程度上决定材料的性能，采用定向凝固技术可以获得择优取向的组织从而改善材料性能。本研究采用高温度梯度定向凝固技术制备研究了Cu-Ce系列合金，探讨了不同凝固速率下的组织演变规律及相关性能。本研究采用电弧熔炼的方法制备了六种不同成分合金，研究发现共晶Cu-9%Ce

4、合金呈现出明显的短棒状共晶组织，其室温获得的相成分与平衡凝固相同；共晶Cu-26%Ce合金实际呈现出层片状共晶组织，室温获得的相成分与平衡凝固相比存在部分偏移；包晶Cu5Ce合金呈现明显的非平衡包晶组织，白色包晶相完全包裹黑色初生相。稳定化合物Cu2Ce相在OM及SEM下均能看到明显的缺陷，分析是由成分偏离引起，由于Ce的熔点较低，实际测得Ce含量低于名义配比，XRD证实了Cu6Ce相、Cu5Ce相及Cu2Ce相的存在。采用定向凝固技术制备不同凝固速率下的多晶组织，分析其胞状晶向树枝晶的演化规律及相选择，通过理论模型与实验数据对比的方

5、法分析枝晶的特征尺度及相关力学性能。研究发现Cu-21%Ce合金在2μm/s、5μm/s时为胞状枝晶，6μm/s、25μm/s、100μm/s时为树枝状枝晶。在凝固速率为6μm/s时组织存在最大一次枝晶间距，检测发现该试样最大压缩力约为10.5KN。通过XRD分析研究得出Cu-21%Ce合金铸锭的Cu5Ce相在定向凝固后转变为Cu6Ce相，而且峰强减弱。CuCe合金在低于8μm/s时为胞状枝晶，高于10μm/s时为树枝晶，凝固速率为10μm/s时存在最大一次枝晶间距及最大压缩力和压缩应变。CuCe合金定向凝固后呈现出明显的包晶组织，且

6、包晶相完全将初生相与基体相隔开；凝固速率增大，包晶相厚度逐渐变薄，Cu2Ce相的峰的强度逐渐增强，Cu5Ce相的峰逐渐减弱。关键词：Cu-Ce合金，定向凝固，一次枝晶间距，包晶合金IIIAbstractR-Cu(Risrareearthelement)alloyswerewidelyusedduetotheirgoodphysicalandchemicalproperties,butalsobelimitedtotheirpoorroomtemperatureductilityandtoughness.Theperformanceof

7、materialsdependsontheirmicrostructures.Directionalsolidificationtechniquescanbeusedtoobtainpreferentiallyorientedstructurestoimprovepropertiesofmaterial.Inthisstudy,Cu-Ceseriesalloyswerepreparedbyhightemperaturegradientdirectionalsolidificationtechnique,themicrostructur

8、eevolutionandrelatedpropertiesatdifferentwithdrawalrateswerediscussed.Sixalloyswhichhaddifferentcompositionwer