本次毕业设计通过对CuNi15Sn9合金中加入0.1%的铬，锰，铌，硅，钛，锆六种微量元素对其进行一次二次熔炼，最终得到加入对应微量元素的铸锭以及不加入合金元素的铸锭共七枚。通过对合金铸锭进行金相分析，扫面电镜及等离子光谱分析，结合物理化学中的热力学，动力学的知识，解释微量元素对CuNi15Sn8合金中锡的偏析影响。并对真空冶金工艺进行了研究。通过对铸锭界面的金相及扫面电镜的分析发现CuNi15Sn8（X0.01）合金的铸锭的树枝晶占金相组织的绝大部分，其中，贫Sn富Ni的Cu-Ni固溶体呈明显的白色，偏析严重的富Sn相呈白亮色，合金的基体呈灰色。研究发现加入不同的微量元素后合金的金相组织与不加产生在微观上具有差异。研究表明，再加入0.1%的微量元素后，除Nb，Si以外，从金相上分析发现微量元素的加入对富Sn相的偏析的抑制作用有限。后进行扫描电镜分析发现虽然加入微量元素后，虽然富Sn相中的含Sn量没有明显的降低，但是，富Sn相的数量明显降低，最终的ICPA对外围偏析严重的地方做的研究证明了加入微量元素对Sn的偏析有积极作用。本文在最终还进行了热力学和动力学进行验证所得结论，对渣系和坩埚与合金之间的作用解释了实验中的微量元素的烧损原因。关键词CuNi15Sn8合金；真空冶金；预防偏析
 目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 铜镍锡合金的研究现状与性能 1
1.3合金元素对白铜的影响 2
1.3.1锌 2
1.3.2 铁 2
1.3.3 铝 2
1.3.4锰 2
1.3.5锡 3
1.3.6硅 3
1.3.7合金元素对Cu15Ni8Sn合金的力学和电学性能的影响 3
1.4合金的熔炼 3
1.4.1铜合金的熔炼的作用和目的 3
1.4.2 铜合金熔炼过程中的主要化学反应 4
1.4.3 铜合金熔炼过程的气体来源 5
1.4.4 防止熔体吸气的方法 6
1.4.5
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
合金熔炼过程中的脱氧方法 6
1.4.6铜合金熔炼过程中的除气方法 7
1.5 CuNiSn合金的制备方法[17] 8
1.5.1真空冶金法 9
1.5.2粉末冶金工艺 9
第二章 实验研究方案 9
2.1实验材料及设备 9
2.1.1实验材料 9
2.1.2实验设备 10
2.2 试样制备及分析 10
2.3 实验铸锭的制备 10
2.4 铸锭的分析 11
2.4.1 铸锭的金相分析 11
2.4.2 扫描电镜观察及能谱分析 11
2.4.3 试样的ICP分析 12
2.5真空冶金工艺 13
2.5.1 真空冶金的热力学 13
2.5.2真空冶金的动力学 14
2.5.3真空感应炉的工作原理 15
2.5.4 装料 16
2.5.5 熔化 17
2.5.6 精炼期 17
2.5.7出料成型 17
第三章 实验检测及分析方法 18
3.1加入不同合金元素的CuNi15Sn8合金铸态金相分析 18
3.1.1典型CuNi15Sn8合金铸态组织 18
3.1.2 加入不同元素对CuNi15Sn8的Sn偏析的影响的纵向对比 18
3.1.3 加入不同元素对CuNi15Sn8的Sn偏析的影响的横向对比 19
3.1.4 金相分析小结 21
3.2合金铸锭的扫描电镜及能谱分析 22
3.2.1不加微量元素 23
3.2.2加入Cr元素 24
3.2.3加入Mn元素 25
3.2.4加入Nb元素 26
3.2.5加入Si元素 27
3.2.6 加入Zr元素 29
3.2.7 小结 29
3.2.8 真空冶金铸锭分析 30
3.3 ICPA等离子分析 31
3.4 合金熔炼过程的动力学与热力学分析 33
3.4.1 合金熔炼过程的动力学分析——饱和蒸汽压的计算 33
3.4.2 Cu15Ni8Sn合金的液相动力学模型[15] 34
3.4.3氧气与Cu15Ni8Sn合金熔炼过程的热力学分析 35
3.4.4微量元素对合金组元之间的相互作用 36
3.5 铸锭与试管，渣系之间的反应 39
3.5.1合金元素与石英试管之间的反应 39
3.5.2合金元素与渣系之间的反应 40
3.6 加入微量元素后的凝固过程分析 40
结论 43
致谢 44
参考文献 45
 第一章 绪论
1.1 引言
铜镍合金是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故俗称白铜。铜和镍之间彼此可以形成无限固溶体，从而形成连续固溶体，不论二者比例多少，始终为α—单相合金。按照合金成分来分类，白铜有普通白铜和特殊白铜。普通白铜是CuNi二元合金，特殊白铜是在CuNi合金基础上加入Sn,Zn,Mn,Al等合金元素。常见的白铜有B10.B30,其突出特性是耐海水冲击性能强，抗海水腐蚀性好，抵抗抗海洋污损特性突出。除此之外，白铜还具有良好的冷热加工性能和良好的焊接性能。因此，铜镍合金被广泛应用在船舰制造业，常见的有作为航母的飞机起落架，海水管系，发电设备冷凝器。
1.2 铜镍锡合金的研究现状与性能
在CuNiSn合金的研究开发中，上世纪70年代中期由美国贝尔实验室研制成功的 Cu15Ni8Sn合金，是一种Spinoda1分解强化型合金，因其优异的性能受到各界人士的广泛关注[1]。铜镍锡系合金在高温区一定的成分范围内可形成过饱和的固溶体，但在较低温度时溶剂易偏聚分解成调幅组织强化基体。即含Sn 量高的特殊白铜在铸造凝固过程会形成富Sn的偏析物，造成宏观偏析。这个偏聚物的分解依赖于选择适宜的Si与Ni的比例和合理的热变形处理工艺，在热锻时铸件会沿富锡部分熔化。这严重影响了合金的轧制过程，直接影响了合金的在制造过程中的利用率，材料的性能均匀性也受到影响。

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