Ni-B合金亞穩(wěn)晶粒形成及其生長熱-動(dòng)力學(xué)效應(yīng)研究.pdf

1、提高微晶、納米晶材料的熱穩(wěn)定性是發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢以及實(shí)現(xiàn)其廣泛工程應(yīng)用的關(guān)鍵。因而對微晶，納米晶在成型過程和處理過程中的各項(xiàng)穩(wěn)定性特征的研究具有重要意義。本文以低固溶度的Ni-B合金為研究對象，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)并結(jié)合理論模型深入研究了其亞穩(wěn)晶粒的形成和穩(wěn)定化的機(jī)制。得出的主要結(jié)論如下:
　　(1)利用循環(huán)過熱和熔融凈化的深過冷法制得了微晶Ni-1at.％B合金，其凝固組織形貌在ΔT<80 K前經(jīng)歷了一個(gè)由枝晶向條狀晶再到等軸細(xì)晶的過程

2、。通過對不同過冷度下Ni-B合金的多項(xiàng)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和表征，我們分析了不同過冷度的合金組織在凝固的不同階段的晶粒細(xì)化機(jī)理。同時(shí)以合金中溶質(zhì)拖拽力，溶質(zhì)的釘扎作用以及初始過冷度的相互作用為基礎(chǔ)，分析了Ni-B微晶合金凝固過程中固態(tài)變化過程中的晶粒生長機(jī)理，即隨著過冷度的增加（80-230 K），在快速凝固之后到淬火之前，Ni-B合金微晶組織的生長方式經(jīng)歷了一個(gè)由正常到異常再變?yōu)檎５倪^程。
　　(2)立足于有關(guān)激活能和晶界移動(dòng)性的

3、 Arrhenius方程，建立了一個(gè)合金穩(wěn)定化過程中的激活能變化的新模型，模型的驗(yàn)證和分析以納米 RuAl合金基礎(chǔ)。同時(shí)，我們以晶粒生長的拋物線模型為基礎(chǔ)，將熱力學(xué)模型與動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合，通過多種方法對晶粒生長的熱動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了建立和討論。
　　(3)通過對等溫退火處理后的 Ni-B微晶合金的晶粒、晶界形貌以及合金中溶質(zhì)成分、組成物相的分析，合金的穩(wěn)定性得到了研究。在長時(shí)間的退火過程中合金的組織經(jīng)歷了一個(gè)生長到初始穩(wěn)定和再生長到

4、最終穩(wěn)定的過程，在退火過程中晶粒的二次生長與晶界處第二相沉淀的產(chǎn)生密切相關(guān)，其對晶粒的二次生長具有一定的促進(jìn)作用。通過對Ni-B微晶合金晶粒生長進(jìn)行擬合計(jì)算和穩(wěn)定化過程中晶界能變化的分析，整個(gè)退火過程中晶粒的生長機(jī)理得到了研究。退火過程中，溶質(zhì)原子 B在晶界處的偏聚和富集使得合金組織得到了初始的穩(wěn)定；但隨著第二相沉淀在晶界處形成，其使得原先減小的晶界能又重新增加，進(jìn)而為晶粒的二次生長提供了新的驅(qū)動(dòng)力；同時(shí)沉淀相也具有拖拽力的作用，當(dāng)拖拽