tinicu三元体系相界面的实验研究

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1、摘要扩散连接中，相界面的迁移由界面处原子的扩散与溶解情况来决定。因此，对异相界面上原子的扩散研究就显得十分重要。本文选择Ti．Ni．Cu三元扩散偶以及扩散偶中的Ti．Cu、Ti-Ni和Cu-Ni二元界面来研究界面行为。实验采用铆钉法制备扩散偶试样，经过一定条件的退火热处理后，扩散偶组元界面由原始的机械接触转变成冶金结合，在界面区域形成了不同于基体的扩散层。利用光学金相和SEM背散射技术对扩散偶界面区域特征进行了分析，结果表明：由于三元扩散偶制作工艺上的特点，同一扩散偶两个三结点区域生成的扩散层形貌并不完全相同。利用电子探针微区成分分析技术，对三元扩散偶中扩散层内各亚层相进行了分析，结合三元

2、相图并辅以热力学计算，发现Ti-Ni．Cu三元扩散偶经过700℃200h退火热处理后，在三结点区域有三元金属间化合物和二元金属间化合物同时生成。三结点区域亚层相分布：在Ti．Ni界面由Ti向Ni依次为Ti2Ni、TiNi、CuNi3Ti2和TiNi3；在Ti．Cu界面由Ti向Ni依次为Ti2Cu+0【．Ti、TiCu、Ti3Cu4、TiCu2和TiCm；三结点处为三元相Ti科i，Cu)相区。扩散偶热处理后远离三结点的Ti．Cu和Ti．Ni界面区域生成的扩散层与基体之间界面清晰、规则；Cu-Ni界面生成的扩散层与基体之间没有清晰的界面，这是因为热处理后，前者生成的是金属间化合物，后者生成的是

3、固溶体。金属间化合物与基体间界面清晰，是因为在界面两侧发生了成分突变。在分析二元系界面特征时还发现，实验工艺参数对扩散层有较为重要的影响。温度越高，扩散层厚度越厚，两者符合指数关系：退火时间越长，扩散层厚度越厚，两者呈抛物线关系。对二元界面区域扩散层内各亚层相进行分析时发现，各相生成顺序不仅与其生成焓有关，而且与界面上原子浓度也有很大关系。关键词：金属间化合物，相界面，三元扩散偶，Ti．Ni．CuExperimentaIStudiesonPhaseInterl’aceofTi-Ni-Cu1krnarySystemLiMin(Ma_terialsProcessingEngineering)D

4、irectedbyProf．LiShichunAbstractThemi伊ationofphaseinte晌ceindi曲sionbondingisuptothedi觚siona11ddissolutionofatomsattheinterf．ace，soitisveryimportanttoresearchthediffusionofatomsatdi虢rentphaseinte血ce．TlleTi．Ni—Cudi饥siontriplespecimensweremadebyriVetingmethodtoresearchtheinterf．acebehavior-AReraserieso

5、fheattreatmentunderdifrerentconditions，di丘hsionzonesbet、veenthecomponentsarefomedf．romthecompactco叫actoft11ebulksofthecomponents．ThemicrostmcnJrecharacteristicsofthedi丘’usionzoneswerestudiedbymeansofopticalmetallo伊印hyandSEMbackscatteringteclⅡlique．Theresultsshowthatthedifmsionphenomermattriplepoin

6、tsinthespecimensareaf-fectedbythemechanicaltechnicsofpreparingspecimens．WiththehelpoftheX—rayPhotoelectronSpectroscopy，phasediagramaSwellaSthe肌aodyn锄icscalculation，ithasbeensho、ⅧthattherearebinaryaJldtemaryinte册etalliccompoundssimultaneouslynearthetriplecrunodewhentheTi-Ni．Cudi肌siontripleare锄ealed

7、at700℃for200hours．T11erearefourinteme协lliccompoulldsatTi．Ni洫terface，andmeir猢gementfIromntoNiisTi2Ni，TiNi，CuNi3Ti2andT．Ni3．111ere2urefiVeinternletalliccompoundsatTi—Cuinterfaceandtheirarrangemem行omTitoCuisTi2Cu_№一