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Al-si合金熔体的微观结构及Si原子集团的演变行为

王伟民  
【摘要】:本文以Al-Si合金熔体的微观结构为研究对象,在原子层次上分析与探讨了熔体结构中Si原子集团随温度,外加元素等条件下的演变行为。用θ-θ高温X-射线衍射仪分析了纯Al液、含固相颗粒的Al液、Al-Si合金液的结构;以及这些结构在变质元素存在的情况下,和在直流电存在的情形下的变化规律;用DSC分析了Al-Si合金以及变质后的凝固过程热效应;着重分析过共晶Al-16%Si合金不同过热条件下的熔体的结构与凝固组织间的联系。 本文测量了Al液在不同温度下的结构参数。在温度范围为670-1420℃时,纯Al液的原子密度为0.0524-0.0486(1/(?)~3),最近邻配位数11.247-11.236,最近邻原子距离为2.85-2.755(?)。液态共晶和过共晶Al-Si合金总配位数比亚共晶Al-Si合金的小。 首次以含固相粒子Al液的结构作为参照系,比较纯Al液与含固相粒子Al液的结构的原子密度随温度升高时的变化,发现Al液在加入固相粒子后,原子密度下降速率比未加时小,体系中液相的热膨胀受到限制,从自由体积的角度而言,固相粒子占据了体系中的一部分自由体积。 测量了Al-Si合金在0-20%Si范围内的液态结构参数。发现在亚共晶成分范围内,随着Si量的升高,合金熔体原子密度升高,配位数下降,合金的原子密度在共晶处达到极大。合金的原子密度随温度下降速度都比纯Al液的快;高Si合金熔体原子密度的降低速度小于低Si的。这表明Al液中自由体积具有一定的浓度,当合金熔体中Si量高达共晶成分时,自由体积已被含Si原子集团占满。 在液体金属分布函数曲线4πrρ(r)进行分解的物理基础上,根据高斯函数的特性,首次证明了液体金属径向分布函数在几个(?)范围内可以进行高斯分解,其分解结果与分布函数4πrρ(r)的分解结果差别不到0.8%,与文献提供的数据的差别不到1.5%;同时,由于径向分布函数的物理内涵,它的高斯分解可以获得液


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