利用强磁场控制合金中溶质元素分布状态的研究
本文研究了在合金凝固和热处理过程中，强磁场对合金中溶质组元组织形态和分布的影响效果。
本文以电磁特性不同的Al-5wt％Cu，Al-10wt％Mg和Cu-9wt％Al合金为研究对象，采用最高磁感应强度达12T的超导强磁场和真空加热炉进行合金的凝固和热处理实验，探讨了上述合金中溶质组元的相形态和分布状况随均衡磁场和梯度磁场的强度和方向的变化规律，并进一步阐明了强磁场的不同作用效果。研究结果表明：
(1)在均衡磁场作用下，Al-5wt％Cu合金凝固组织中铜元素的晶内含量随着磁感应强度的增加而增加，Al-10wt％Mg合金中镁元素的晶内平均含量随磁感应强度的增加而减少；在梯度磁场作用下，Al-5wt％Cu合金凝固组织中铜元素的晶内含量随着磁感应强度的增加而减少，Al-10wt％Mg合金中镁元素的晶内平均含量随磁感应强度的增加而增加；而且，溶质元素所受磁化力与重力的合力越小其在合金中固溶度也越大。而对于Cu-9wt％Al合金而言，强磁场的作用对合金凝固组织中溶质元素的晶内平均含量的影响不是很明显。理论解释和实验结果基本一致。
(2)在均衡磁场作用下，Al-5wt％Cu合金和Al-10wt％Mg合金凝固组织中的宏观偏析随着磁场强度的增加而减小；梯度磁场对Al-5wt％Cu合金和Al-10wt％Mg合金中的宏观偏析也有一定的影响，负磁场梯度下的凝固组织中的宏观偏析小于在正磁场梯度下的偏析，该实验现象与铜、镁和铝元素的密度和磁化率的差异有着密切的关系。
(3)在均衡磁场作用下，磁场使热处理后的合金中晶内的溶质元素分布趋于均匀化。而且，在均衡磁场作用下，合金的热处理和凝固过程中合金组织中溶质元素的晶内平均含量随磁场强度的变化规律是一致的；通过对比相同磁场强度下经过热处理和凝固后的溶质元素晶内平均含量，可以推断在本实验条件下当磁场强度为8.8T时，合金在凝固过程中从凝固界面前沿排出的溶质元素最多。
强磁场;溶质元素;凝固过程;热处理过程;组织形态;二元合金;合金组织
东北大学
硕士
热能工程
王强
2006
中文
TG146
60
2006-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）