开题报告 - 图文

西北工业大学本科毕业设计（论文）开题报告

专业： 材料物理 班级：11051102

学号 报 告 题 目 题目来源（划√） 论文类型（划√） 报 告 日 期 2011302851 姓名 王乾 指导教师 闫娜 Ni基合金的快速凝固与性能研究 科研? 生产□ 实验室□ 实验研究类? 专题研究□ 软件开发类 企业联合□ 其 他 □ 工程设计类□ 2015 年 4月 9 日 报告地点 开题报告（不少于1000字） 一、选题背景与目的： 1.1 合金熔体的深过冷与快速凝固 深过冷是金属熔体在凝固过程中发生的一种亚稳现象，它是指在特殊条件下通过消除异质晶核使液态金属冷却到远低于其平衡凝固温度而不发生晶体形核的现象。金属熔体的深过冷和快速凝固是当前国际材料科学前沿研究领域中的一个热点课题。深过冷技术可以实现三维大体积液态金属的快速凝固，并且可在慢速冷却过程中研究快速凝固过程的动力学规律。因此深过冷技术为研究快速凝固过程中的动力学机制提供了一条有效途径。深过冷技术的核心是通过消除液态金属中的异质晶核，从而使其获得较大的过冷度，目前主要是通过多种无容器处理技术来实现的。无容器处理技术是近十几年来随着空间材料科学发展而新兴的材料凝固技术，它通过模拟空间环境中的无容器和/或微重力状态，避免了因器壁与材料的接触而导致的异质形核，从而实现大体积样品的深过冷和快速凝固。无容器处理技术主要有液滴乳化技术、熔融玻璃净化技术、落管快速凝固技术和悬浮无容器处理技术。 合金的化学成分和凝固组织特征将决定其最终的性能及应用前景，而凝固条件又直接影响合金的微观组织。在常规凝固条件下合金的凝固组织存在偏析、缩孔和气泡等缺陷，这些缺陷严重影响了合金的机械性能和物理化学性能。而远离平衡态的快速凝固条件可以实现组织细化﹑获得亚稳相和均匀的溶质分布，这使得材料的力学及物理化学性能得到改进。 枝晶组织是最常见的合金凝固显微组织。枝晶生长理论的研究一直是材料科学领域的热点。枝晶生长理论主要探讨在稳态条件下枝晶生长速度、枝晶顶端半径及总体过冷度之间关系。目 前广泛应用枝晶生长理论是 LGK和LKT/BCT 模型。 在工业实际应用中，绝大多数合金都是多元的，如常见的钢以及在航空航天领域广泛应用的铝基、镍基等。因此，研究多元合金的枝晶生长具有重要的理论与实践意义。 1.2 研究目标主要包括以下几个方面： 1. 深过冷合金的枝晶生长与凝固组织研究 采用熔融玻璃净化技术与循环过热相结合的方法，实现合金的深过冷与快速凝固，测定枝晶生长速度，分析凝固组织特征。 2.合金的快速枝晶生长研究 采用熔融玻璃净化技术与循环过热相结合的方法，实现合金的深过冷与快速凝固，测定枝晶生长速度，分析凝固组织特征。 二、研究内容与方案： 本课题在Ni-Cu合金基础上加入少量其它元素构成三至五元Ni基单相合金体系。本课题设计的合金成分共有以下Ni-5%Sn-5%Cu、Ni-10%Sn-10%Cu、Ni-5%Sn-5%Cu-5%Si、Ni-5%Si-5%Cu-5%Ag-5%Ge共4种，系统分析相组成和凝固组织特征，为后续开展多元Ni基合金的深过冷与快速凝固特性研究提供实验依据。 试验所采用的合金样品均由高纯Ni（99.995%）、高纯Cu（99.999%）、高纯Sn(99.999%)、高纯Si（99.99%）、高纯Ag（99%）、高纯Ge（99.9999%）熔配而成。合金样品的熔配过程在超高真空电弧炉中进行。熔配时，抽真空至十万分之一帕，反充高纯氩气。先熔化纯Ni消耗真空室内残留的氧气，进一步减少合金的氧化，然后再熔炼合金样品。试验结束后，将母合金镶嵌、抛光。采用衍射仪和光学显微镜分析合金的相组成。 枝晶生长速度的测定： 枝晶生长速度是枝晶生长的一个重要参数，它决定着最终凝固组织的微观结构。目前深过冷合金熔体中枝晶生长速度的测量方法主要两种方法。一种是利用高速光电二极管测量凝固时温度变化曲线的方法。过冷的合金熔体发生快速凝固时，由于结晶潜热的释放会出现瞬间再辉现象，通过记录再辉过程中的温度变化曲线确定再辉时间。根据再辉时间，再结合样品在凝固方向上的尺寸即可确定枝晶生长速度。另外一种方法是高速摄影法。该方法是利用高速摄像机通过采集凝固界面推移的图像信息来确定枝晶生长速度。本课题采用方法一来测定枝晶生长速度。 四、进度安排： 1）第1周-第2周，收集论文资料，熟悉研究内容确定设计方案； 2）第3周-第6周，对实验试样进行配制,按照指标要求进行声悬浮实验； 3）第7周-第8周，对试样处理和分析； 4）第9周-第10周，论文初稿审查和修改； 5）第11周，论文定稿和装订； 6）第12周，论文评阅； 7）第13周，论文答辩。 五、参考文献： ［1］ 臧渡洋，王海鹏，魏炳波：深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长，物理学报，2007年8月第56卷第8期4804-4809； ［2］ 宋贤征，王海鹏，阮莹，魏炳波：四元Ni基合金中的快速枝晶生长，科学通报，2006年4月第51卷第77期777-780； ［3］ Solute redistribution profiles during rapid solidification of undercooled ternary Co-Cu-Pb alloy? YAN Na, WANG WeiLi, XIA ZhenChao & WEI BingBo* ［4］ Bisang U, Bilgram J H. Shape of the tip and the formation of sidebranches of xenon dendrites. Phys Rev E, 1996, 54(5): 5309－5326 ［5］ Arnold C B, Aziz M J, Schwarz M, et al. Toward a parameter-free test of dendrite growth theory. Phys Rev B, 1999, 59(1): 334－ 343 ［6］ Hürlimann E, Trittibach R, Risang U, et al. Intergral parameter of xenon dendrites. Phys Rev E, 1992, 46(10): 6579－ 6595 ［7］ Lipton J, Kurz W, Trivedi R. Rapid dendrite growth in undercooled alloys. Acta Metall, 1987, 35(4): 957－ 964 指导教师意见： 签名： 年 月 日 开题评议小组成员：

开题评议小组意见：（包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见）： 1. 论文选题: □ 有理论意义；□ 有实用价值；□ 有理论意义与实用价值； □ 意义不大。 2. 论文的难度: □ 偏高；□ 适当；□ 偏低。 3. 论文的工作量: □ 偏大；□ 适当；□ 偏小。 4. 进度: □ 可行；□ 不可行； 5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力: □ 好； □ 较好；一般；□ 较差。 6. 论文形式意见：□ 可行；□ 不可行； 7. 对论文选题报告的总体评价: □ 好；□ 较好；□ 一般；□ 较差。 （在相应的方块内作记号“√”） 组长签名： 是否同意论文选题报告：□ 同意；□ 需重做 （在相应的方块内作记号“√”） 评议小组组长签名： 年 月 日 教学副院长： 年 月 日 评议结论 学院意见

备注：本科生毕业设计论文开题报告要求

1. 本科生选题报告内容应包括：选题目的与背景、主要研究内容和方案、预期达到的目标。 2. 本科开题报告由各专业负责安排，公开进行；开题小组人员3人以上。

3. 学生在规定的时间内，写出选题报告初稿，经指导教师审阅同意后，由各专业安排开题报告时间；开题学生自述5分钟，提问5-10分钟。开题报告未通过者，需重新开题。 4. 开题报告必须按期完成；如有问题应及时向所在专业或导师提出。 5. 开题报告统一用A4纸、正反两面打印。