鋁單晶性能論文

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1、鋁單晶性能論文摘要：對于鋁單晶的性質(zhì)，綜述了單晶鋁與多晶鋁及其與變型的單晶的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到單晶鋁的力學(xué)性能，單晶鋁的導(dǎo)電作用也是晶體表面的粗細(xì)晶區(qū)有關(guān)。單晶鋁在人類生活及工業(yè)的發(fā)展上起著重要的作用，單晶鋁的深入了解與更加深入的研究有著重要意義。1.刖a自然界的鋁有多種晶型的存在形式，其性能也存在著各種形式并且晶體鋁比較難以獲得，我們的目的是綜述探究鋁單晶的獲得方法及其性能。鋁單晶有不同的獲得方法，連續(xù)鑄造工藝告別傳統(tǒng)工藝是晶體鋁在定向凝固設(shè)備中以單向生長的方式形成鋁單晶，不存在補(bǔ)縮的困難。2.單晶的概念由原子、分子或離子等微粒在空間

2、按一淀規(guī)律、周期性重復(fù)排列所構(gòu)成的長程有序的固體物質(zhì)。整個(gè)晶體是一個(gè)完整的單一結(jié)構(gòu)，即結(jié)晶體內(nèi)部的微粒在三維空間呈高度有規(guī)律地排列，或者說整個(gè)晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的排列為長程有序。3.單晶鋁的獲得方法3.1連續(xù)鑄造工藝制備單晶鋁高效的連續(xù)鑄造技術(shù)對單晶鋁的尺寸長度無限制，傳統(tǒng)連續(xù)鑄造方法得到的組織為由表面向中心生長的柱狀晶組織，不能得到單晶產(chǎn)品。確定取向的單晶鋁的制備運(yùn)用了單晶的連續(xù)鑄造工藝，以多晶鋁棒為原材料在定向凝固的設(shè)備中進(jìn)行定向凝I古I來制備單晶鋁。然而根據(jù)透射電鏡所確定的試樣角度偏差線，切割出固定取向的5mmX20mm籽晶，隨后

3、，由該籽晶在定向凝固爐中引晶生長出確定取向的單晶鋁棒［1］。根據(jù)凝固過程，有利取向的晶粒不斷長大從而形成了由一個(gè)單晶控制的斷面形成單晶鑄錠，經(jīng)過了X射線確定：在I-I斷面上存在著（100）、（3H）和（in）品面的衍射峰，而在m-ni斷面上則只有（100）晶面的衍射峰。隨著凝固過程的進(jìn)行，沿〈100〉方向生長的晶粒將淘汰偏離該方向生長的所有晶粒，從而獲得其軸線方向?yàn)椤?00〉取向的單晶線材［2］。3.2應(yīng)變退火法制備鋁單晶（1）在550°C使鋁退火，以消除應(yīng)變的影響并提供大小合乎耍求的晶粒。（2）在液氮溫度附近冷輾軋，然后在640°C

4、退火10s,并在水屮淬火，得到用于再結(jié)晶的鋁，此時(shí)樣品還有2血人小晶粒和強(qiáng)烈的織構(gòu)，再經(jīng)一溫度梯度，然后加熱至640°C,可以得到lmni長的晶體。（3）采用交替施加應(yīng)變和退火的方法，可以得到2.5cm的高能單晶鋁帶，退火溫度為650°C,使用的應(yīng)變不會促使新晶粒成核。3.單晶鋁的性能3.1力學(xué)性能1.1.1單晶鋁與多晶鋁根據(jù)連鑄單晶鋁取試樣與鋁多品試樣進(jìn)行拉伸對比試驗(yàn)，得出單晶連鑄鋁線材的抗拉強(qiáng)度比多晶鋁棒低但屈服強(qiáng)度并未明顯降低。但其伸長率和斷面收縮率明顯升高［3］,單晶試樣的拉伸斷口收縮成針尖狀，說明單晶連鑄鋁線材的加工硬化程度

5、很小，可以預(yù)言，其塑性加工性能很高［3］o4.1.2單晶鋁與加熱及塑性變型的單晶鋁由于鋁單晶中基木上沒有晶界，相對來說，位錯(cuò)和雜質(zhì)也較少。當(dāng)它受到外力作用時(shí)，位錯(cuò)容易發(fā)生滑移。因此，鋁單晶也象其它金屬單晶一樣具有良好的塑性［4］。在研究變形鋁性能試驗(yàn)所用鋁試樣的拉伸方向?yàn)椋?10｝（擇優(yōu)生長方向），而鋁的滑移面為｛111｝,與拉伸方向73°角，此時(shí)取向因子最大的滑移系有4個(gè)，一旦這些滑移系的切應(yīng)力達(dá)到臨界分切應(yīng)力吋，這4個(gè)滑移系便同時(shí)開動，晶體以多系系滑移的方式發(fā)生塑性變形［5］。4.2單晶鋁線材的導(dǎo)電性能4.2.1單晶鋁與多晶鋁的導(dǎo)

6、電性以單晶鋁線材為電阻測試。試樣分別為單晶連鑄鋁線材和金屬型多晶鋁鑄棒的表面細(xì)晶區(qū)和中心粗晶。結(jié)果表明，單晶鋁線材的電阻率比金屬烈多晶鑄棒表而細(xì)晶區(qū)降低的比中心粗晶區(qū)降低的多，說明晶界的消除對電阻率的降低有顯著影響［2］o4.2.2單晶鋁變形前后的電阻在前面顯微組織分析中我們已經(jīng)知道鋁單晶在變形后枝晶要相對的多一些，即相對的增大了隔離層，導(dǎo)致鋁單晶線材變形后電阻的增大。當(dāng)電子通過一個(gè)理想品體點(diǎn)陣時(shí)，只有品體點(diǎn)陣完整性遭到破壞的地方電了波才受到散射。因此鋁單晶原始組織中的缺陷雜質(zhì)，第二相粒子，枝晶晶界以及變形后所形成位錯(cuò)組態(tài)和增加的枝晶

7、晶界等都破壞了晶格周期性，引起電了運(yùn)動過程中的平均口由程的改變，增加了鋁單晶線材的電阻[4]。4.3表血?jiǎng)澓蹖尉тX腐蝕孔的影響選擇（100）面和（124）面分別作為這兩個(gè)單晶的表面，經(jīng)過機(jī)械拋光，均勻化退火和電解拋光后分別用#600和#1000砂紙砂紙打磨。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，打磨試樣表面的腐蝕孔密度大于未打磨試樣，而#1000砂紙打磨試樣表面的腐蝕孔密度大于#600砂紙打磨試樣，#1000砂紙打磨試樣表面的腐蝕孔小于#600砂紙打磨試樣。試驗(yàn)得出結(jié)論，單晶鋁（100）面和（124）面化學(xué)腐蝕的點(diǎn)蝕坑為位錯(cuò)露頭發(fā)孔腐蝕而成,但并不是所有的位錯(cuò)

8、露頭都可以作為點(diǎn)腐蝕起源，只有畸變能或露頭附近張應(yīng)力梯度比較大的位錯(cuò)才容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕。4.展望對于鋁單晶的性質(zhì)，綜述了單晶鋁與多晶鋁及其與變型的單晶的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到單晶鋁的力學(xué)性能，單晶鋁的導(dǎo)電作用也是晶體表面的粗細(xì)晶