zn-mn-ni-sn-si体系关键三元系相平衡与晶体结构的研究

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1、分类号博士学位论文VDC密级Zn_Mn_Ni_Sn_Si体系关键三元系的相平衡与晶体结构研究InVestigationonthePhaseEquilibriaandC拶stalStructureofkeyTema拶SystemsintheZn_Mn一-Ni-Sn_SiSystem论文答辩日期作者姓名：梁建烈学科专业：材料物理与化学学院(系、所)：粉末冶金研究院指导教师：杜勇教授中南大学2011年6月答辩委员会主席原创性声明Ⅲf

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7、删Y1917890本人声明，所呈交的学位论文是本人在

8、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：蒸递尘日期：址年兰月互日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手

9、段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。日期：丛年』月三日摘要多组元合金相图在新型合金设计、合金工业应用(包括热加工工艺、热处理工艺制定)上具有重要的指导作用。CALP}L∞方法是获得多组元合金相图的有效方法。CALPHAD方法所获得的多组元合金相图热力学模型还可以用于相场模拟合金的非平衡转变过程，相场模拟的结果为理解合金组织演变提供重要科学依据。耦合第一原理的CALP扎∞方法，基于CALP扎∞的相场模拟是建立面向性能的材料设计的

10、基础。CALPHAD方法所构造的多组元合金相图的准确性依赖相关的二元、三元合金相图的准确和完备。准确测定相关的二元、三元合金相图，将为建立面向性能的材料设计提供科学依据。Mn、Ni、Si、sn、Zn是Al合金的重要合金元素，Mn、Ni、Si、Sn也是热镀锌工业所涉及的重要合金元素。铝合金具有优良的机械性能，广泛地应用在航空航天、汽车等领域。热镀锌是广泛应用的钢铁防腐方法。理解相关的合金元素的相互作用，将为改进热镀锌工艺、提高镀层性能提供指导。本文研究Mn．Ni．Sn、Mn-Ni．Zn、Ni．Sn．Zn、Mn．Sn．

11、Zn、№．Ni．Si等五个三元合金体系的相图，以及相关的化合物晶体结构，获得了以下重要的研究成果：(1)建立了Ni．Sn—Zn三元合金相图，发现了一个新三元化合物6(Ni4Sn4Zn2)。该化合物属于简单立方结构，点阵常数为口=O．88350(7)衄1，空间群为P．43m，与CuNi5Sn9Zn同构。本文同时还给出了该物相的粉末衍射数据。、(2)首次建立了№．Ni．Sn合金的5000C等温截面。在Mn-Ni二元系，获得了与前人完全不同的实验结果，研究发现Mn．Ni二元系在5000C达到平衡时并不存在二元化合物，整个

12、二元系由面心立方(丫MnNi)与仅Mn构成。此外，发现了成分为Mn22Ni36SIl42的新化合物Tl，该化合物为六方结构，点阵常数为口=O．42047(8)lull和c=O．52767(6)nm。在MnNi2Sn休斯勒(Heusler)合金，观察到了应力诱导马氏体相变的现象，并确定了该马氏体相的晶体结构参数。准确测定了休斯勒合金MnNi2Sn的成分范围。这些工作为磁制冷材料的开发提供了准确的实验数据。(3)首次测定了Mn-Ni．Zn合金在4000C、5000C、6000C三个等温截面，发现了两个新的三元化合物，其

13、中一个是T相，其化学式近博士学位论文摘要似为(MnNi)Zn6．5，空间群为F一43m，点阵常数为口=1．81450(7)mll。这个物相与(FeNi)Zn6．5同构，硒etveld精修结果：K=8．68(图形剩余方差因子)，氐f12．28(加权图形剩余方差因子)，S=1．59(拟合优值)。本文工作给出了这个化合物的晶体结构数据。另一个三元化合物是Tl，其成分接近№7Ni9Zn8，属于四方结构，点阵常数为口=O．2733衄和c=O．3428啪。T相与Tl都存在于400oC、500oC两个等温截面，在6000C等温截

14、面消失。(4)首次建立了Mn．Sn．Zn合金的5000C等温截面。发现了一个新三元化合物九相，该化合物属于bcc结构，点阵常数为a=O．92508(5)眦。九相的成分范围为25到35at．％Mn，4到8at．％Sn，56到70at．％Zn．(5)建立了Mn．Ni．Si三元合金体系在9000C的相图。研究发现，Mn-Ni．Si合金体系在9000C存在一个新三元