【摘 要】
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本文在无磁场和强磁场下以非定向凝固的方式凝固了 Sn-1.5wt.%Mn合金、Sn-1.3wt%Co合金和Al-6wt.%Sr合金。从实验和理论的角度,充分利用EBSD技术详细研究了具有四方结构的初生MnSn2、初生CoSn2及初生Al4Sr相的形貌和晶体学特征,并分析了强磁场对初生相取向和排列的影响机理。初生相形貌和晶体学特征:1)四方结构的初生MnSn2相具有四棱柱和八棱柱两种三维形貌。它们沿
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本文在无磁场和强磁场下以非定向凝固的方式凝固了 Sn-1.5wt.%Mn合金、Sn-1.3wt%Co合金和Al-6wt.%Sr合金。从实验和理论的角度,充分利用EBSD技术详细研究了具有四方结构的初生MnSn2、初生CoSn2及初生Al4Sr相的形貌和晶体学特征,并分析了强磁场对初生相取向和排列的影响机理。初生相形貌和晶体学特征:1)四方结构的初生MnSn2相具有四棱柱和八棱柱两种三维形貌。它们沿<001>方向择优生长,且其端部均呈冠状。包裹八棱柱状MnSn2相侧面的晶体学面为{110}和{100},而包裹四棱柱状MnSn2相侧面的晶体学面为{110}。原子尺度内的低网面（原子面）密度所导致的高生长速率是造成MnSn2相{100}面消失的主要动力学成因;2)四方结构的初生CoSn2相呈四棱柱形貌,包裹四棱柱侧面和底面的晶体学面分别为{110}和{001}。由于非平衡包晶反应（L+CoSn2→CoSn4）,以初生CoSn2相为核心,在该相周围还形成具有正交结构的亚稳态CoSn4相（{001}CoSn4∥{001}CoSn2;[100]CoSn4∥{110}CoSn2）。包晶CoSn4相呈大片状三维形貌,对应其大面的晶面为{001},而包裹其侧面的晶面为{111}。由于{001}晶面形成了大量的台阶,因此CoSn4相以螺旋方式生长;3)四方结构的初生Al4Sr相呈大片状三维形貌,对应其大面的晶面为{001},而包裹其侧面的晶面为{011}。以上所涉及的初生MnSn2相、初生CoSn2相、包晶CoSn4相及初生Al4Sr相的形貌均与原子范围内的网面（原子）密度所诱发的晶面生长速率差异有关。强磁场对初生相排列和取向的影响:1)顺磁性初生MnSn2相趋于以长轴垂直于磁场的方向规则排列,并且其<110>方向趋于沿平行于磁场的方向择优取向;2)顺磁性初生CoSn2相以长轴平行于磁场的方向规则排列,并且其<001>方向趋于沿平行于磁场的方向择优取向。同时强磁场诱发的磁粘滞阻力缓解了初生CoSn2相和包晶CoSn4相的重力偏析;3)抗磁性初生Al4Sr相的大面沿平行于磁场的方向排列,且其<001>方向趋于沿垂直于磁场的方向择优取向。同时强磁场诱发的磁粘滞阻力趋于消除初生Al4Sr相的重力偏析。以上所涉及的初生MnSn2相、初生CoSn2及初生Al4Sr相的排列和择优取向与强磁场诱发的磁化能和磁力矩有关。该课题丰富了强磁场作用下有关二元合金液固相变的规律,并在一定程度上为化合物相生长行为的研究提供了新思路。
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