Au-Cu-Al合金有序化转变的研究

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1、摘要Au-Cu-Al合金有序化转变的研究摘要Au-Cu-Al合金，由于其A2→B2→L21化学有序转变均在液相线以下，化学有序转变过程又没有磁有序干扰，因此是研究Heusler合金化学有序转变及其对马氏体相变影响的理想材料。另一方面，18K的Au-Cu-Al合金（Au7Cu5Al4合金）由于马氏体转变产生的表面浮突而呈现斯斑效应，成为新兴的贵金属饰品材料。本文对AuCu2Al，Au7Cu5Al4，以及Au2CuAl三种成分的合金，进行了光学金相（OM）、能谱仪（EDS）、示差扫描量热法（DSC）、电阻法、内耗

2、法、X射线衍射（XRD）以及透射电镜（TEM）等多种实验，并结合Bragg-Williams-Gorski（BWG）模型研究了Au-Cu-Al合金的有序化转变，分析了室温马氏体的结构，以及Au-Cu-Al合金中的BCC→BCT转变。丰富了Heusler合金有序化转变的研究，也为该合金的实际应用提供了理论指导。通过DSC、电阻法和内耗实验，测得了AuCu2Al，Au7Cu5Al4，以及Au2CuAl三种成分的合金的A2→B2有序转变温度T1，以及B2→L21有序转变温度T2。运用静态浓度波法对BWG近似进行了改

3、进。然后，将T1代入改进的BWG模型中A2→B2有序转变的平衡条件。通过数值解，得到了Au-Cu，Au-Al和Cu-Al原子对的相互作用参数。计算得到的结果与文献中的相互作用参数比较吻合。然后再将这些相互作用参数代回到BWG模型中B2→L21有序转变的平衡条件，便得到了有序转变温度T2。并发现计算值与实验值非常吻合。进而通过计算绘制出了AuxCu0.75-xAl0.25(0.25

4、处理：650℃保温后直接淬火，100℃保温1h后再淬火，以及在400℃保温2h后炉冷再淬火。发现直接从650℃淬至室温的样品没有表面浮突产生，但是淬入液氮中有大量明显的表面浮突产生，说明有马氏体转变发生。100℃保温1h后的样品第I页摘要再淬入冰水中即可出现大量可见的表面浮突，证明其马氏体转变温度在冰点以上。而400℃保温2h后炉冷至室温的样品，无论淬入冰水或是液氮中均无任何可见的表面浮突产生。通过DSC实验确定了Au7Cu5Al4合金的两种马氏体转变温度分别为-11℃和19℃。对经过三种不同热处理的Au7C

5、u5Al4合金进行了XRD实验分析。结果发现，无论哪种热处理得到的组织都是由BCC母相（L21结构）与BCT马氏体相组成的。650℃淬火至液氮与100℃保温1h后再淬火得到的马氏体的区别仅在于残余BCC母相的含量。由于在100℃进行了保温，使得母相的L21有序化更加充分，因而有更多的母相转变成了马氏体相。而100℃时效后马氏体转变温度升高也是这个原因造成的。对400℃保温2h后炉冷的Au7Cu5Al4和Au2CuAl两种合金进行了TEM实验。结果发现Au7Cu5Al4合金中的BCT新相呈球状弥散分布在BCC母

6、相的基体中。400℃保温2h后炉冷热处理虽然能得到BCT新相但是没有马氏体转变，其发生原因就在于此。弥散的新相BCC阻止了母相的马氏体转变。而对Au2CuAl合金的TEM实验则发现了完全不同的微观组织――一种规则排列的花纹图样。这种结构的产生可能分为两步：首先，均匀过饱和BCC结构的母相通过切变转变为BCT结构的新相，然后再从BCT结构的新相中析出BCC结构的新相。由于先前切变转变的残余应力应变作用，以及BCC新相析出时与BCT相会成一定的位向关系，所以析出的BCC新相会呈现规则排列的花纹图样。关键词：Heu

7、sler合金，有序无序转变，BWG近似，马氏体相变，微结构表征，电阻法，内耗第II页ABSTRACTTHEORDERINGTRANSFORMATIONSINAU-CU-ALALLOYSABSTRACTAu-Cu-AlalloysystemisanidealmaterialtoinvestigatethechemicalorderinganditseffectonmartensitictransformationinHeusleralloys,fortheA2→B2→L21orderingiswellbelow

8、liquidusandnomagneticorderingappearsinthetemperaturerangeofthischemicalorderingprocess.Besides,becauseofthesurfacereliefproducedbymartensitictransformation,18caratAu-Cu-Alalloy(Au7Cu5Al4)becomesapromis