论文部分内容阅读
本论文综合利用背散射电子成像,透射电子显微术,高分辨像(HREM)观察,X射线衍射以及能谱分析(EDS)等手段,对Al-Pd-Fe合金系层状组织中的十面体准晶与近似相的结构特征,界面关系以及近似相中的缺陷原子团结构进行了系统的研究。此外,对Al-Pd-Co合金中凝固冷却速率影响下的复杂合金相形成与分布做了分析比对,主要的研究结果可以总结如下:
1)通过高分辨电子显微技术,在Al-75Pd15Fe10合金的凝固组织中观察到由两类复杂合金相构成的lamellar结构。SAED及EDS实验表明,形成lamellax结构的两种复杂合金相分别为以8层结构1.6nm周期原子团为基本结构单元的缺陷十次准晶(包含其相关近似相ξ-Al-Pd-Fe)和以4层结构0.8nm周期为基本结构单元的单斜Al3Fe相。根据HREM像及SAED可以确定缺陷准晶与单斜Al3Fe以及ξ-Al-Pd-Fe相与单斜Al3Fe的结构关系为:
10-foldD-phase//[010]M-Al3Fe,2p-foldD-phase//[001]M-Al3Fe,TD-phase=2TM-Al3Fe。
此外,基于上述电子显微学分析结果,结合已有的两种复杂合金相结构模型,建立了相界处的原子结构模型,从原子尺度上研究两类复杂合金相结构相关性,并由此解释相界两侧两相取向确定的原因。
2)基于高分辨电子显微技术,建立了Al75Pd15Fe10合金中两种新型复杂合金相α-Al-Pd-Fe及β-Al-Pd-Fe的原子结构模型。这两种复杂合金相的基本结构单元包含一种特征的原子团对。模拟计算结果表明,柱状原子团自身的结构缺陷会引起衬度弱化甚至消失。同时,结合实际铸态样品及退火样品的高分辨像衬度特征及模拟结果,指出在热处理过程中,呈弱衬度的原子团对层段结构沿其原子柱轴方向呈现出由无规到规整的变化趋势。
3)为了研究凝固冷却速率对复杂合金相形成、分布的影响,分析对比了三种不同凝固冷却速率的Al70Pd10Co20样品。通过SEM对三个不同凝固冷却速率样品的观察分析,观察到在凝固冷却速率较高时,M-Al13Co4和O-Al13Co4两相可以形成成分相近的互生混合组织,失去清晰确定的相界,进而推断出Al70Pd10Co20合金凝固过程中,M-Al13Co4和O-Al13Co4型复杂合金相的高温形成具有宽化的成分区间。HREM分析结果表明,M-Al13Co4与O-Al13Co4型复杂合金相具有相同的局域结构。另一方面,较高的凝固冷却速率使Al-Pd-Co中的高温相W相得以保留。W相与Al-Pd-Co中的亚稳准晶相具有相似的结构单元,尽管在凝固冷却速率较高时,W相与准晶相的长程结构均存在缺陷,但作为结构单元的十面体原子团已经形成,表明在凝固初期此类十面体原子团是一种稳定的结构单元。