Fe-6.5Si单相合金雾化液滴凝固行为与组织形成机制

发布时间：2024-04-09 19:26

　　具有优异性能的金属及合金粉体是粉末冶金的基础,其应用领域随着粉末冶金、热喷涂、增材技术(3D打印技术)的发展而日益广泛。目前雾化粉体的研究主要集中在如何获得粒径分布范围窄、尺寸可控的金属粉体,而金属粉体凝固过程及其形成机制有待深入研究。本文对气雾化方法制备Fe-6.5Si单相合金粉体的凝固过程以及凝固组织的形成进行了详细的研究,探讨了单相合金雾化液滴凝固组织形成过程,为探索高性能粉体的制备提供理论基础。首先对气雾化Fe-6.5Si合金液滴的传热和凝固过程进行了理论分析,结果表明,粒径为20、30、50、80、120μm雾化液滴形核过冷度分别达到302、291、255、160、39K;形核开始后,过冷液滴内晶核迅速生长,释放出潜热使液滴温度回升(即再辉)。20、30μm液滴,再辉最高温度达到1678和1690K,低于合金液相线温度(约1700K);50、80和120μm液滴再辉最高温度达到液相线温度。此外,液滴尺寸越小,形核过冷度越大,再辉速率越高,粒径为50和120μm液滴的再辉升温速率分别达到6 110 Ks-、5 110 Ks-数量级。对气雾化制备的Fe-6.5Si单相合金粉体进行...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
本文的主要创新点
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 气雾化粉体制备技术进展
        1.2.1 紧耦合雾化技术
        1.2.2 超声雾化技术
        1.2.3 超高压雾化技术
        1.2.4 新型雾化技术
    1.3 雾化金属液滴凝固的研究
        1.3.1 雾化液滴凝固的形核研究
        1.3.2 雾化液滴凝固的组织研究
        1.3.3 雾化液滴凝固的传热计算研究
    1.4 课题的选题意义和研究内容
        1.4.1 Fe-6.5 Si合金研究意义和现状
        1.4.2 本课题具体研究内容
第二章 研究方案与设备
    2.1 研究路线与研究方法
    2.2 实验材料、设备和方法
        2.2.1 雾化粉体的制备材料和设备
        2.2.2 雾化粉体的组织分析测试
        2.2.3 雾化粉体的磁性能测量
第三章 Fe-6.5Si合金雾化液滴凝固行为理论分析
    3.1 单相合金雾化液滴凝固过程分析
        3.1.1 雾化气体速率分析和液滴的运动
        3.1.2 液滴的传热
        3.1.3 液滴的凝固过程
    3.2 Fe-6.5Si液滴传热与凝固行为分析
        3.2.1 液滴运动行为
        3.2.2 液滴传热系数
        3.2.3 液滴的形核过冷度
        3.2.4 液滴的液态冷却
        3.2.5 液滴凝固行为
    3.3 本章小结
第四章 Fe-6.5Si合金雾化粉体的凝固组织研究
    4.1 Fe-6.5Si单相合金粉体的制取
        4.1.1 粉体的粒径分布
        4.1.2 粉体的相组成
    4.2 Fe-6.5Si粉体的组织表征
        4.2.1 粉体的表面组织形貌
        4.2.2 粉体的截面组织与分析
    4.3 液滴凝固组织形成分析
        4.3.1 形核过冷度与组织的关系
        4.3.2 冷却速率与二次枝晶臂间距
        4.3.3 固液界面迁移速率
    4.4 本章小结
第五章 雾化液滴凝固组织形成过程的研究
    5.1 大气环境下粉体的制取
    5.2 原料纯度和雾化环境对粉体组织的影响
        5.2.1 粉体的表面形貌
        5.2.2 对粉体的晶粒尺寸的影响
    5.3 光滑粉体凝固组织分析
        5.3.1 TEM分析
        5.3.2 大尺寸颗粒固液界面失稳的特征
        5.3.3 固液界面稳定性的理论分析
        5.3.4 平界面凝固过程中的溶质分布
    5.4 本章小结
第六章 Fe-6.5Si粉体的软磁性能
    6.1 粉体粒径与磁性能的关系
    6.2 热处理对粉体磁性能的影响
    6.3 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间所参与的项目
致谢



本文编号：3949536