Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系准晶粉末的制备和研究

文中给出了Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系准晶粉末的制取方法,同时对准晶粉末的形貌、成分、衍射特征和热稳定性能进行了研究,并且采用计算机对高温衍射数据进行了处理,绘制了准晶动态相变图。结果表明,在Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系列之中,合金成分和冷却速度对二十面体相的形成有很大影响,Al_(82)Cr_(18)和Al_(82)(Mn,Cr)_(18)在10~5～10~6K/s的冷却速度下,能够得到几乎完全的二十面体的准晶粉末。在Al-Cr合金中,随着Cr含量的增加,提高了准晶相的热稳定性,添加第三组元Mn,也能提高准晶相的热稳定性。     

急冷Al_(86)Mn_(14)合金准晶相晶化的研究

1 引言近几年发现的急冷Al-Mn合金中的准晶态是一种热力学亚稳态,加热时,会向自由能较低的晶态转变。准晶态的晶化行为,与其成份和结构的短程序及长程序密切相关。有关二十面体准晶相(I相)晶化的工作已有一些报道,我们用差示扫描量热法(DSC)、X光衍射和原位加热电镜观察等技术对急冷Al_(86)Mn_(14)合金中准晶态的晶化进行了研究,得到了一些新的结果,并依此作初步的讨论。     

快速凝固Al-Mn-Cu合金中准晶相的研究

采用X射线衍射、透射电镜(TEM)和差热分析(DTA)等手段在快速凝固A_(66)Mn_(14)Cu_(20)合金中发现一个二十面体相。这个相的选区电子衍射花样显示出准晶体结构的五次对称性。X射线能谱分析结果表明它是一个成分为Al_(11)Mn_3Cu_6的三元相。差热分析结果反映出这个准晶相有很高的热稳定性。以20K/min的速度加热时,这个相的晶化峰值温度为818K,其转变激活能约为405.7kJ/mol。     

合金成分和冷凝速率对Al-Mn合金中准晶相形成能力和热稳定性的影响(英文)

本文通过DTA和X射线衍射分析,研究了合金成分和冷凝速率对Al_(100-x)Mn_x(x=12.5,13.5,15.75,17.7,20.6和22.3at%)合金中准晶相形成能力和热稳定性的影响。结果表明:当Mn<16at%,准晶二十面体相的形成能力随合金锰含量的增加而增强,当Mn>16at%,合金中出现准晶十边形相,从而削弱了二十面体相的形成能力,当Mn>22at%,二十面体相几乎被完全抑制。准晶十边形相的形成能力随合金锰含量增加而不断增强。提高冷凝速率会增强二十面体相的形成能力。准晶二十面体相和十边形相的晶化温度均随合金锰含量增加而升高,但受冷凝速率的影响很小。     

大块准晶材料的制备

给出了一种大块准晶材料的制取方法,并且对所得材料的性能进行了研究。采用快速凝固制取几乎完全为二十面体相的准晶粉末,通过爆炸成形得到大块准晶材料。研究结果表明,在Al-Mn,Al-Cr和Al-Mn-Cr合金系列中,调整合金成分和冷却速度能够制得几乎完全为二十面体相的Al_(77.5)Mn_(22.5),Al_(82)Cr_(18)和Al_(78)Mn_(18)Cr_4准晶粉末,经爆炸成形后,所得的大块准晶材料仍然保持其二十面体相结构。     

Al-Mn准晶粉末的制取和研究

本文给出了Al-Mn准晶粉末的制取方法,并且对准晶粉末的形貌、成分、衍射特征和热稳定性能进行了研究。在Al-Mn合金系列中,合金成分和冷却速度对二十面体相的形成有很大影响,并且Mn含量在一定范围内增加,提高了二十面体相的热稳定性。实验结果表明,Al_(77.5)Mn_(22.5)合金在10~5～10~6K/s的冷却速度下,能够得到几乎完全的二十面体相的准晶粉末,这种粉末在673K下加热基本保持其亚稳结构。     

熔态急冷合金准晶Ⅰ相的形成

TEM和SEM观察表明,熔态Al_(86)Mn_(14)合金急冷时形成的二十面体准晶相,存在大量精细的亚结构;准晶体因形成时的熔体冷却速率的高低,可具有“菊花”状或规则枝晶状的形态,它们都是分形结构且分形维数相近,提出了一种基于熔体中二十面体相小颗粒无规扩散和聚集过程的准晶体形成模型,据此模型进行的计算机模拟计算得到的准晶体生长图形,其形态特征与分形维数都与实验观察结果基本相符。     

Al-Cu-Fe-Pd-Mn和Al-Cr-Pd-Mn系准晶态合金的研究

研究了Al-Cu-Fe-Pd-Mn和Al-Cr-Pd-Mn两种多元系合金的准晶形成规律、准晶态合金的成分范围和准晶的热稳定性。研究结果表明,Al-Cu-Fe-Pd-Mn准晶态合金的成分范围基本上可按如下范围选择构成,Al:60～75(at％),Cu:0～20(at％),Fe:0～15(at％),Pd:0～20(at％),Mn:0～10(at％)。这类多元系准晶是一种热稳定性准晶。Al-Cr-Pd-Mn准晶态合金的成分范围可按如下范围选择构成,Al:65～85(at％),Cr:0～15(at％),Pd:0～20(at％),Mn:0～10(at％)。在Al-Cr-Pd-Mn多元系准晶中,当Cr含量较低时为热稳定性准晶;当Cr含量较高时为非热稳定性准晶。     

Al-Cu-Fe系合金准晶稳定性的研究

利用扫描电镜、X-射线衍射分析及示差热分析(DTA)方法对用单辊法获得的Al-Cu-Fe系合金准晶的热稳定性进行了研究,并探讨了Al-Cu-Fe系中以Cr代Fe对准晶稳定性的影响。发现在所研究的成分范围内,Al-Cu-Fe系合金准晶的晶化温度与成分有关。当Al含量一定时,晶化温度随Cu/Fe比降低而升高;当Fe含量一定时,晶化温度随Al/Cu比降低而升高;Cu含量一定时,晶化温度基本不变。准晶晶化激活能随Cu含量减少、Fe含量增加而降低。以等量Cr替代Fe,合金准晶晶化温度升高,晶化激活能增加,准晶热稳定性大大提高。     

Al-Cu-Fe-Mg,Al-Cu-Fe-Zn和Al-Cu-Fe-Zn-Mg系准晶的形成规律研究

著者采用快速凝固方法制备了Al-Cu-Fe-Mg,Al-Cu-Fe-Zn和Al-Cu-Fe-Mg-Zn系合金粉末,这些快冷合金粉末在室温下为晶态相或晶态相与准晶相共存结构,把粉末加热到773～873K时,晶态相开始转变为准晶相,在1000～1073K时晶态相基本上完全转变为准晶相,继续提高加热温度,准晶相重新变为晶态相。本文对三种合金系列的加热相变规律,准晶相形成规律和准晶相的成分范围进行了详细的研究。     

不同温度非晶态Fe76.6Si4.9 B18.5合金颗粒的穆斯堡尔谱和磁性

通过测量不同温度的穆斯保尔谱和热磁曲线，研究非晶态Fe76.6Si4.9B18.5合金颗粒的结构和磁性随温度的变化．从室温到673K时，颗粒基本保持非晶态结构，但有少量弛豫发生，表现为铁磁性；在723K时呈现顺磁性。得到其非晶态居里点是720K，长时间保持723K时，样品有晶化现象，但在晶化温度735K以下，主体仍为非晶态结构；773K时，颗粒已完全转变为晶态结构，主要包括Fe2B和Fe3Si及a-Fe等晶相，呈现铁磁性；在815K和873K时，铁磁性晶态相混合物中，伴有顺磁相FeSi出现；1173K时，合金颗粒已在Fe2B和a-Fe的居里温度以上，表现为顺磁性．由谱中还可看出，制备出非晶态原料中Fe2B和a-Fe相的比例与由非晶态晶化得到的晶态中的比例明显不同．     

热处理非晶态FeSiB粉末的穆斯堡尔谱

把不同温度退火后非晶态Fe76.6Si4.9B18.5粉末的穆斯堡尔谱与未退火时的谱及制备粉末用原料的谱进行对比,发现随退火温度的提高,粉末颗粒的平均内场有些增大,α－Fe晶相也少许增加,即出现偏析现象,。在晶化温度以上退火时,非晶态结构转变为晶态结构,而且α－Fe偏析明显增多,与制备粉末用的合金原料晶态相的各相比较明显不同,这些性质类似于非晶态FeSiB合金薄带样品。     

黄金分割与物理学联系

黄金分割比是自然界最常见的物质分配与物质构成的比例之一，是物质世界的一个重要规律，可以用一个连分数有理逼近它。Penrose拼图中两个四边形边长的比值，Penrose拼图启发下发现的准晶态AIMn合金的三维准晶态准周期序列，以及保守系中物质运动的混沌现象都与黄金分割比有关。     

溶胶乳化法制备纳米SnO2的晶化及其颗粒持性

采用改进的溶胶乳化法制备了纳米ＳｎＯ２粉末，由Ｘ射线衍射实验测定了纳米ＳｎＯ２粉体的晶化动力学，并采用穆斯堡尔谱技术研究了它超精细场参数与颗粒精细结构，随着处理的温度升高，无论晶化长大或超精细场参数均分二个阶段发生变化。当热处理温度低于５００℃时，ＳｎＯ２粉末的平均晶粒尺寸小于１５ｎｍ，纳米ＳｎＯ２颗粒由近似非晶态的表面相与晶态的体相构成。     

Al-Pd-Mn-Mg、Al-Pd-Mn-Zn和Al-Pd-Mn-Mg-Zn系准晶态合金的研究

本文研究了Al-Pd-Mn-Mg、Al-Pd-Mn-Zn和Al-Pd-Mn-Mg-Zn三种多元系合金的准晶形成规律、准晶态合金的成分范围和热稳定性。研究结果表明,Al-Pd-Mn-Mg系准晶态合金的成分范围基本上可按以下范围选择构成,Al:60～80(at％)、Pd:0～20(at％)、Mn:0～10(a％)、Mg:0～10(at％),而Al-Pd-Mn-Zn为Al:60～75(at％)、Pd:0～20(at％)、Mn:0～10(at％)、Zn:0～10(at％),Al-Pd-Mn-Mg-Zn为Al:60～5(at％)、Pd:0～20(at％)、Mg:0～5(at％)、Zn:0～5(at％)。三种系列的准晶态合金均为非热稳定性准晶,其晶化温度约为673～873K左右。     

基体热导率对超音速火焰喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层相组成的影响

为研究基体热导率对超音速火焰(HVOF)喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层相组成的影响规律,采用相同的热喷涂参数,分别在304不锈钢、45#钢、工业纯铝和紫铜基体表面制备涂层.X射线衍射分析结果表明:喷涂准晶粉末Al65Cu20Cr15中含有二十面体准晶相I-Al65Cu24Cr11和极少量具有单斜结构的晶体相-θAl13Cr2(即Al83Cu4Cr13);而超音速火焰喷涂形成涂层中除这两相外,还生成了一种新相,即具有体心立方结构的晶体相-αAl69Cu18Cr13,为I相的晶体类似相.晶体相θ和α与准晶相I之间对应衍射峰的强度比值θ/I和α/I随基体热导率的提高而增大.304不锈钢为基体的涂层中,准晶相I含量比紫铜为基体的涂层中的高,而晶体相θ和α的含量比后者低.     

Mg-Zn-Gd合金中二十面体准晶相组织演变分析

通过高频感应熔炼法制备Mg-Zn-Gd合金,利用XRD、SEM、TEM和EDS等对不同成分及不同冷却条件下所制合金的微观组织及相组成进行表征。结果表明,在MgzZn(97-z)Gd3(27z57)合金中,其主要组织为二十面体准晶相(I相)、Mg7Zn3及Mg2Zn3,其中Gd元素的含量决定准晶相的生成,且I相中x(Gd)稳定在6.5%~7.5%;随着Mg/Zn比的增大(1/3x(Mg)/x(Zn)1)或者熟化时间的延长,I相形貌由空心多边形演变为具有五次对称性的花瓣状。     

Al85 Ni10 Er5非晶合金晶化动力学效应的研究

应用Kissinger公式计算得到Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金初始晶化激活能Ex为104 k J/mol.计算了Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金的拓扑不稳定参数λ=0.087,说明合金是铝基纳米晶合金.Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金第一放热峰的晶化体积分数与温度的关系曲线均呈"S"形,随升温速率的增加,这种"S"形曲线均向高温处移动.合金晶化第一阶段的晶化激活能Ea(x)与晶化体积分数呈线性递减趋势.此外,晶化体积分数在10%~50%阶段的激活能Ea(x)大于合金初始晶化激活能Ex,这是由于非晶合金内稳定的无序原子团簇结构有效地抑制了初生晶相长大的结果.     

关于非晶态离子导体Ag_5I_2PO_4的研究——(Ⅰ)不同温度下热处理样品的红外光谱及晶化动力学研究

本文报道了对不同温度下热处理非晶态Ag_5I_2PO_4样品的IR谱研究结果,提出了PO_4~(3-)在非晶态和晶态时的两种畸变构型,最后又采用DSC技术测定了该种材料的晶化激活能。     

准晶体的电子比热

计算了10次准晶体Al-Cu-Co，Al-Cu-Li和二十面体准晶Al-Mn-Si在0～1180K温度范围的电子比热，发现这些准晶体的电子比热随温度增加近似线性地增加，但其比热曲线的陡度随费米能级附近的态密度变化而发生较大变化。当电子态密度在费米能级附近的值较大时，电子比热曲线的斜率较大。如：10次准晶Al-Cu-Co，当温度到达1000K时，电子比热为0．2209kB／atom，很明显，此时电子比热不能忽略，讨论了这些准晶体中电子的化学势与温度的关系，发现其化学势随温度增加而增加，这一点准晶体与晶体材料完全不同。