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1、Ni/Sn和Ti/Sn固液扩散相界面实验研究【关键词】界面;扩散层;金属间化合物;【英文关键词】Interface;DiffusionZone;IntermetallicCompound;【中文摘要】二元合金是材料科学的基本研究课题,本文选用Ni/Sn和Ti/Sn二元体系,研究其界面扩散行为。将Ni和Ti分别作为基体,Sn作为填料,制备了含有曲界面的Ni/Sn和Ti/Sn固液扩散偶,前者在600—900℃退火10min—180min,后者在600—800℃退火10min—180min,形成了扩散溶解层。光学显微镜和电
2、子探针微区分析表明,扩散溶解层的厚度和层数随温度的升高和时间的延长而增加,厚度与温度成指数关系,厚度与时间成抛物线关系。扩散层与基体Ni和Ti的连接较平滑,呈规则的圆弧状,而与填料Sn的连接则呈不规则的扇状或者点散状。在Ni/Sn扩散层中生成了三层金属间化合物,其厚度大小不同,分别是Ni3Sn、Ni3Sn2、Ni3Sn4。在Ti/Sn扩散层中出现的相分别为TiSn、Ti2Sn3、TiSn4。根据Miedema模型计算各化合物的生成热,并结合实验现象,分析了生成物的生成顺序。在Ni/Sn体系中首先生成Ni3Sn4,然后
3、在Ni3Sn4与镍基之间析出Ni3Sn,最后有Ni3Sn2析出；在Ti/Sn体系中,生成物的顺序依次为TiSn、Ti2Sn3、TiSn4。【英文摘要】Thestudyonbinaryalloyisabasicissueinmaterialscience.ThisthesisstudiestheinterfacediffusionbetweenNiandSn,TiandSn.Ni/SnandTi/Snsolid/liquiddiffusioncoupleswithcurvinginterfaceswereprepare
4、dbycrucible-typemechanicalmethod,inwhichNiandTiarematrixesandSnisfiller.Theformerwasannealedatthetemperaturefrom600℃to900℃for10min-180min,Thelatterwasannealedatthetemperaturefrom600℃to800℃for10min-180min.Withopticalmicroscopeandscanningelectronmi...摘要4-5Abstrac
5、t5目录6-9第一章绪论9-251.1引言9-101.2二元合金相结构10-111.2.1与合金相关的基本概念101.2.2相的分类101.2.3影响相结构的因素10-111.3扩散的基本理论11-141.3.1扩散机制11-121.3.2扩散基本定律12-131.3.3影响扩散的因素13-141.4原子扩散kirkendll效应14-151.5扩散热力学15-181.5.1扩散激活能151.5.2扩散驱动力15-161.5.3吉布斯自由能16-181.5.4反应扩散181.6异相界面原子的溶解18-201.6.1H
6、ume-Rothery经验规则191.6.2Darken-gurry理论191.6.3Chelikowsky理论191.6.4张邦维理论19-201.6.5Alonso理论201.7材料界面201.8本文研究工作的意义20-251.8.1锡合金材料的应用背景21-231.8.2本论文的基本思路23-25第二章实验材料和研究方法25-312.1实验材料252.2实验设备、工艺及方案25-282.2.1实验设备25-262.2.2扩散偶的制备26-272.2.3扩散工艺的制定27-282.3界面反应的组织观察28-292
7、.3.1金相试样的制备28-292.3.2金相试样的编号292.4界面反应的表征29-31第三章Ni/Sn固液扩散偶相界面的实验研究31-473.1Ni/Sn合金的相关知识31-343.1.1Ni与Sn的性质313.1.2Ni/Sn相图分析31-333.1.3Ni/Sn合金研究现状33-343.2Ni/Sn固液扩散偶界面特征34-413.2.1热处理温度对Ni/Sn扩散层界面特征的影响34-383.2.2保温时间对i/sn扩散层界面特征的影响38-403.2.3不同温度下保温120min时Ni/Sn扩散特征40-41
8、3.3扩散层区域生成物成分分析41-453.3.1二元扩散层的相区41-423.3.2Ni/Sn扩散层成分分布42-433.3.3分析与讨论43-453.4本章小结45-47第四章Ti/Sn固液扩散偶相界面实验研究47-664.1Ti/Sn合金的相关知识47-514.1.2Ti/Sn相图分析47-494.1.3Ti/Sn合金研究现状49-514
