基于团簇的三元准晶成分判据及其在tizrtm系中的应用

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要本论文从原子团簇出发建立了量化的三元准晶成分拳0据，并以此为指导进行了Ti-Zr基准晶的成分设计和研究。工作主要分两部分：首先，系统分析了典型三元准晶系中二元准晶类似相的团簇结构及其在相图中的分布特征，并结合已有的三元准晶经验判据．指出：三元准晶相图中的变电子浓度线的起始点对应着特定的二元团簇，该线的位置可由二元团簇成分与第三组元精确确定，由此，可建立真正量化的三元准晶成分判据，即形成准晶的理想成分位于三元准晶相图中的两条变电子浓度线交点附近，从而实现三元准晶成分在相图上的准确定位。基于上述定量判据，设计出Ti-Zr-TM(TIvI=Ni，Co，c11，si)系

2、列准晶成分。采用铜模吸铸方法制备样品，并通过XRD、DSC以及TEM等实验手段。研究了这些准晶的形成规律，得到如下结论：1．Ti-z时岍准晶具有宽大的形成区域，其成分区间为10～70at．％Tt、10--70at．o／xZr和10～30at．o／dqi，其中，在Ti羽i4．zr和ZrgNi4-Ti两条变电子浓度线的交点处可用吸铸方法得到单一准晶相，Ti-ZpNi准晶的形成具有鲜明的变电子浓度线特征，体现出Ti-Zr-Ni准晶的形成与TigNi4和ZrgNi4两二十面体团簇之间的密切结构联系。2．以Co替代Ti-Zr-Ni合金中的Ni将使形成准晶的区域减小。在Tb(Ni,Co)4-Zr变电子

3、浓度线上，T舀2螂Wo)18至Tkzr30科i'cok的成分区间内可形成铸态准晶相。其中Th2Zr嘏,li，Co)18位于Ti“Ni，Coh-Zr与Z碱Co)4-Ti两条变电子浓度线的交点附近，而弛8碣o㈣嘞为形成准晶的最佳成分点，它位于Tig(Ni,Co)4-Zr与Zr7(Ni，CoaTi的交点附近。3，微量元素Si添加将有利于Ti-Zr-TM口M-NLCo)准晶的形成。在Th2Zr40Nh5Col3j合金加入I--4aL％Si后，准晶相的体积分数增加。而在Ti-Zr-Co系中，^2a1．％Si的添加能够使得n2zr4正018铸态合金中形成准晶相，Tis，矾7C020合金无法通过Si添加

4、获得铸态准晶相，这表明满足我们判据的Ti42Zr40Cols合金的准晶形成能力优于Ti53zr27co∞合金。4．结合等电子浓度面和等平均躁子尺寸面判据，以TheZr∞Ni2D准晶为基础在Ti．zr-Nicu四元系设计出系列合金，获得一组包括单相准晶、非晶和Ⅱ-zr2cu在内的等电子浓度相。其中，准晶和非晶都舍有二十面体团簇，而Zr2Cu相贪有截角八面体结构，是二十面体团簇的变种。Tit2Zr5sNim3Cuoz块体非晶合金在升温晶化时首先转变为准晶，然后向tl-fri，z嘞Cu结构转变，这充分说明非晶、准晶和tl-Zr2Cu相在原子结构上密切联系。关键词：准晶；团簇；变电子浓度；等电子浓

5、度；Ti／Zr基合金一I．基于团簇的三元准晶成分判据及其在Ti-Zr-TM系中的应用Cluster-basedCompositionCriteriaofTernaryQuasicrystalsandtheirApplicationsinTi-Zr-TMAlloySystemsThisworkisdedicatedtoquantitativecompositioncriteriaforquasicrystalsandtotheirapplicationindesigningnewTi-Zrbasedquasicrystallinealloys．First，byanalrangtheclust

6、erstruetnmsofbinaryappmximantsintyNcalternaryquasicrystallinesystemsandthedistributionfeaturesoftheclustersinthephasediagrams，、Ⅳepointoutthatthestamr培pointofane／a-variantlineessentiallycorrespondstoaparticularbinarycluster．Thee／a-variantlinecanthusbedefinedexactlybylinkingtheclusterwiththethirdcon

7、stituent，fromwhichquantitativecompositioncriteriacallbeestablished：aternaryquasicrystalliesattheintersectionoftwoe／a-variantlines．Thenewcriteriaresolvetheproblemoftheexactlocationofthee／a-variantlines．Thecriteria