(最新)复杂合金相结构及缺陷的电子显微学研究

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1、北京工业大学博士学位论文Al-Pd-Fe（-Mn）复杂合金相结构及缺陷的电子显微学研究姓名：王俊萍申请学位级别：博士专业：凝聚态物理指导教师：孙威20090501摘要本论文综合利用背散射电子像，选区电子衍射(SAED)，高分辨像(HREM)，X射线能谱(EDS)等电子显微学方法，对砧．Pd．Fe合金系中的具有周期和准周期的复杂合金相的结构特征以及它们中的结构缺陷进行了系统的研究。利用高分辨观察提供的原子团排列信息，建立了模拟A1．Pd．Mn--维准周期结构的覆盖生长模型。主要的研究内容和结果可以概括如下：1)为了揭示Al—Pd—Fe合金凝固过程中由大原子团排列构成的复杂结构特征及其形成

2、条件，应用扫描和透射电子显微方法揭示了触75Pdl5Felo铸态合金凝固组织中复杂合金相的分布、成分以及微观结构特征。结果表明，凝固组织中同时存在两种经历了不同相变过程而形成的、同是以1．6m周期结构柱状原子团为基本结构单元的复杂合金相。高分辨电子显微观察直接地揭示了它们分别属于具有高密度缺陷的十次准晶和￡16近似晶体相。针对凝固过程中形成的这两种复杂合金相，对比分析了其中原子团排布的局部及长程特征，并对其形成条件进行了讨论，指出凝固过程中降低冷却速率有利于原子团的充分形成，也有利于原子团分布密度的增大以及长程排列周期性的建立。2)在灿75Pdl5Felo合金的凝固组织中观察到由两类复

3、杂合金相构成的lamellar结构。SAED及EDS实验表明，构成lamellar结构的两种复杂合金相分别为有缺陷的十次准晶(包含共生的相关近似相薹．砧．Pd．Fe)和单斜A13Fe(M-pd3Fe)。它们之间的取向被确定如下：准晶与单斜A13Fe：10．fol‰ha。∥[010]M．A13Fe，2p—foldo-ph敞∥[001]M-At3re；亏-A1-Pd-Fe相与单斜A13Fe：【010]MAl3Fe／／[010]{-AI-Pd．Fe，【100]MAt3Fg／[104】洲．Pd-Fe。利用HREM技术直接揭示了复杂合金相的相界结构特征，建立了单斜砧3Fe与鼍．A1．Pd-Fe相

4、间相界处的原子结构模型，讨论了两者互生时在原子层次上的密切结构联系。3)利用高分辨电子显微观察，发现了两种新型复杂合金相a．A1一Pd—Fe及B—A1．Pd．Fe。为了系统地理解A1．Pd．Fe复杂合金相的本征结构特征、揭示它们之间的结构关系，我们提出了一个描述复杂结构的新方案，在此前提下，a．A1．Pd．Fe和B．AI．Pd．Fe可以分别用船形和梭形结构单元的排列描述。这些结构单元能十分合理地解释新型复杂合金相的本征结构以及缺陷结构特征。基于HREM观察以及相关的三．A1．Pd．Mn复杂相的原子结构，我们搭建了0【．A1．Pd．Fe和13．A1．Pd．Fe的原子结构模型。4)通过HR

5、EM观察，在上述新型复杂合金相中发现了三种新型结构缺陷(H型，W型以及P型)、并对其形成、分布以及结构特征进行了分析讨论，指出它们的形成可以通过船形或梭子形基本结构单元的旋转重叠构成。对于仅一AI．Pd．Fe复杂相中经常出现的H型结构缺陷，发现经高温热处理后，分散分布在铸态北京工业大学理学博士学位论文0【．A1．Pd．Fe相中的H型缺陷形成了具有较大尺寸的条带状结构。这些变化反映出热处理过程中复杂合金相内原子团发生了重新调整和再排列过程。5)对于1．2ni"D周期的准晶结构，目前所有的模型都不能对其准周期结构的特征给予很好的解释。为了得到类似的准周期结构，本文中我们从实空间原子团排列的

6、角度出发，提出了形成A1．Pd．Mn准周期结构的覆盖生长模型，并从实空间、倒易空间、垂直空间等多个方面对在各种生长条件下形成的模拟准周期结构进行了对比分析。结果表明，生长单元的随机覆盖生长形成的模拟准周期结构能够再现1．2nm周期A1一Pd—Mn十次稳定准晶的基本结构特征。关键词：Al—Pd—Fe准晶；近似相；缺陷；相界；高分辨像：结构模型；模拟准周期结构ABSTRACTABSTRACTPeriodicorquasiperiodicstructuresofcomplexalloyphases(CAPs)andrelatedstructuraldefectsintheA1·-Pd·-Fe

7、alloysystemhavebeensystematicallystudiedbymeansofacombinationofback—scatteredelectronimage，conventionaltransmissionelectronmicroscopy(TEM)，highresolutionelectronmicroscopy(HREM)andX—rayenergydispersivespectrcopy(EDS)．Fromthe