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本文采用光学显微镜(OP)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电子显微镜(TEM)和差示扫描量热仪(DSC)等研究手段,对以电接触材料为应用背景的Cu-In和Cu-In-Cr合金的组织、凝固相变、固态相变和性能等方面进行了试验研究。
对于Cu-In二元合金,当In含量较低时,合金的显微组织呈非枝晶形态,当In含量相对较高时,合金的显微组织呈枝晶形态;当合金的冷却速率增加时,合金的二次枝晶间距减小;对于宏观组织,当合金凝固过程的冷却速度相同时,In含量的增加使合金的晶粒形成等轴晶的倾向增加,反之,则使合金的晶粒形成柱状晶的倾向增加。
对于Cu-In-Cr三元合金,当In含量较低时,合金的组织为非枝晶态。当Cr含量不变时,随着In含量的增加,合金组织的枝晶倾向变大,铟含量越高,枝晶化倾向越大,二次枝晶间距也越大;当In的含量保持不变时,Cr含量的增加对合金基体的组织形态没有明显的影响,对二次枝晶间距也没有明显的影响,但是在组织中生成游离的Cr固溶体相。采用粗糙界面理论模型对Cu-In和Cu-In-Cr合金凝固过程中的固液界面结构和晶体生长方式进行了研究。
采用差示扫描量热分析方法对Cu-In二元合金的相变过程进行动力学分析。
本文还对合金的相选择和相分离进行了研究,并认为合金的相选择所确定的凝固顺序是:Cu-In二元合金的初生相是α相固溶体,相变温度受合金的成分和冷却速率的影响,温度大致在835~1077℃,随着In含量的增加,初生相α的反应温度下降。然后发生包晶反应生成β相,反应温度大致在706~715℃。Cu-In-Cr三元合金的初生相是Cr固溶体相,然后是α相析出,β相是最后析出相。在固液界面推进过程中,系统的表面自由能不足以排斥Cr固溶体颗粒,因而该颗粒分布于α相晶体内。