含过渡金属的富Al三元合金相的形成规律

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1、大连理工大学博士学位论文含过渡金属的富Al三元合金相的形成规律姓名：米少波申请学位级别：博士专业：材料物理与化学指导教师：董闯;KnutUrban20030401摘要摘要本论文的工作是针对于三元铝基合金系稳定准晶的形成能力而提出的。准晶是同时具有长程准周期平移序和非晶体学旋转对称性的一种固态有序相。在已知合金系中，铝基合金系具有重要的研究意义，但是到目前为止，仅有为数很少的铝基合金系有所研究。以往寻找准晶主要是通过试错法，这种方法在人力、财力和物力方面造成了很大浪费，因此，在一定的经验判据指导下寻找准晶变得尤为重要。本文通过相平衡方法对典型铝基三元台金系(A1一

2、Ni-TM盯M=Mo，Ru)和AI—Co(Rh)．Cu(Ag，Au))的相图进行了系统的研究，试图从相图特征出发，讨论：1)二元亚稳准晶，三元稳定准晶以及准晶近似相之间的关系：2)第三组元在稳定准晶形成过程中的作用；3)稳定准晶在相图中的成份位置。研究过程中发现A1．Ni-Ru相图的AI．Ru二元部分与文献数据存在分歧，本论文对AI．Ru相图的相应部分也进行了重新研究。文献综述部分主要汇总了形成准晶及其近似相的二元和三元铝基合金系。本文的主要实验结果为：1．Al-Ru确定了一个与AlsFe2同结构的A15Ru2中间相(a．O．78，b=0．66，c=0．42ri

3、m)。A16Ru，All3Ru4，A12Ru，A13Ru2和AIRu相结构得到了确定，重新研究了它们之间的相变温度。A16Ru、A113Ru4和A12Ru分别在7340C、1420。C和1805。C通过包晶反应生成。在1492。C，AIsRu2通过A12Ru和液相的包晶反应生成；在13400C，A15Ru2分解为A113Rtu和A12Ru。在1675。C，A13Ru2相通过A12Ru和A1Ru包析反应生成。2．Al—Ni-Ru研究此合金系的目的在于：1)对比A1-Ni—Fe，因为Fe，Ru属于同一过渡族：2)对比A1．Cu．Ru，因为Cu，Ni属于同一周期。通过

4、在700．1100。C之间对富铝区域(>60at．％A1)的阶段等温退火实验，不但确定此系统存在具有周期为1．6nln的三元稳定准晶(D。)，而且还存在四种周期晶体相，分别是：●立方结构的C—AIs(Ru,Ni)2相(A17lsNilI2Rul7o，a=0．7673(1)nlTl，与AIsRh2相同构)；●六角结构的H相(A175．5Nil2oRu61，a=1．2132(3)，c=2．7020(9)nm)；查堡墨三查兰竖二!堂些堡三兰．·正交结构的O—A113(Ru，Ni)4相(A1760NisoRul60，a=1．4960(6)，b=0．8253(3)，c=1

5、．2668(6)m，与O．A113C04相同构)；·单斜结构的m相(A1819Nis0Rul60，a=08636(3)，b=0．6333(2)，c=0．6273(3)nm，[3=95．12(3)。，与A19C02相同构)。三元稳定准晶通过包晶反应形成(Liquid+All3(Ru，Ni)4+A13Ni2§D4)。此稳定准晶相(A174RullNil5，e／a=I．86)满足准晶的等电子浓度判据。三元中间相O—A113(Ru，Ni)4，C—A15(Ru，Ni)2和H相以及二元M—A113(Ru，Ni)4相落在等电子浓度线(e／a=1．86)附近，无论从结构上还是从

6、电子浓度的角度都为准晶类似相。另外，在1100。C，A113Ru4固溶了7．0at．％Ni。Ni在A13Ru2，A16Ru中的固溶量和Ru在A13Ni2和A13Ni的固溶量都小于1．0at．％。在A1．A12Ru-AINi成份区域建立了1100，1000，900，800以及7000C的相平衡。3．AI—N1-MO研究此合金系的目的在于考察同一周期的不同过渡族元素的对准晶形成能力的影响(例如，对比A1．Ni—Ru合金系，Ru和Mo属于同周期不同族的元素)。通过对铸态和退火均匀化后(800．1050。C)的样品分析，在所研究的范围内(A1一A1Ni—A19M03)仅

7、发现：●正交结构的X相(A175Nil4M01I，a=1．0054(4)，b=1．5288(4)，c=0．8519(2)nm)：·四方结构的(AI,Ni)3Mo相(A17zNi5．5M0225，a=0．3761(6)，c=0．8412(8)nm，与A13Ti相同构)：除此之外并没有发现稳定准晶。Ni在A1一Mo或Mo在AI-Ni中的固溶量都很低。在AI-AlsM03一AINi成份区域建立了1050，1000，950以及800。C的相平衡。4．AI’co(Rh)一TM(Cu，Ag，Au)基于A1一Co—cu合金系存在稳定十次准晶，我们考察与Cu同族的Ag和Au对准

8、晶形成能力的影响。我们系