Al-Cu-Fe系合金相結(jié)構(gòu)及初生準晶凝固動力學(xué)的研究.pdf

1、該文對Al-Cu-Fe系合金(成分范圍Al<,48-60>Cu<,33-50>Fe<,0-10>)的鑄態(tài)及熱處理態(tài)試樣,采用金相(OM),X射線衍射(XRD),差熱分析(DTA),掃描電子顯微術(shù)(SEM)和透射電子顯微術(shù)(TEM)等研究方法,對其顯微組織、相結(jié)構(gòu)及相組成等進行了分析.發(fā)現(xiàn)了Al-Cu-Fe合金中穩(wěn)定的三元化合物φ相具有兩種變體:高溫變體Φ<,1>和低溫變體Φ<,2>.在873 K以上,高溫結(jié)構(gòu)Φ<,1>具有τ<,3>(A

2、l<,3>Cu<,2>)型結(jié)構(gòu),沿著<111><,B2>有3倍的調(diào)制;低溫結(jié)構(gòu)Φ<,2>在763 K以下,具有沿著<011><,B2>方向的10倍的調(diào)制結(jié)構(gòu).微區(qū)X射線能譜(EDXS)分析表明,Φ相化學(xué)成分范圍為Al<,47.3-50.6>Cu<,45.4-48.1>Fe<,4.5-5>,成分區(qū)中心是Al<,47.9>Cu<,47.1>Fe<,5.0>.此外還發(fā)現(xiàn)了Al-Cu-Fe合金中ε<,1>相的結(jié)構(gòu).通過對照模擬計算的與實驗的選區(qū)

3、電子衍射(SAED)花樣,對Al-Cu-Fe合金中的β相,τ<,3>相,ε<,1>相,η<,2>相分別進行了鑒定,并指出如何由選區(qū)電子衍射花樣的特征來區(qū)別這些相.該文工作表明,在Gayle等報道的Al-Cu-Fe三元系液相面投影圖中,β相液相面應(yīng)劃分為Φ+β兩個區(qū)域,該文確定了三元化合物Φ相液相面與鄰近相液相面的交線,修正了Al-Cu-Fe合金的局部液相面投影圖.該文探明了三元化合物Φ相在初生準晶相的凝固過程中所起的作用,發(fā)現(xiàn)了一新的包

4、共晶反應(yīng)點U<,8>(~1073 K):L+β→IQC+φ.修正的三元相變反應(yīng)為:包共晶反應(yīng)U<,5>:L+IQC→Φ+ω(原反應(yīng)U<,5>:L+IQC→β+ω),包共晶反應(yīng)U<,6>:L+ε→φ+η(原反應(yīng)U<,6>:L+ε→β+η),包共晶反應(yīng)U<,7>:L+Φ→ω+η(原反應(yīng)U<,7>:L+β→ω+η).對準晶I相及其晶體近似相R相,提出了相應(yīng)的自由能計算模型及算法,從熱力學(xué)上論證了準晶(Al<,61.89>Cu<,25.61>F

5、e<,11.10>)I相的高溫穩(wěn)定性;在低于T<,r>(938K)時,將形成其晶體近似相R相.對準晶I相及其晶體近似相R相,根據(jù)經(jīng)典的形核理論,采用所提出的自由能計算模型,計算并比較了非均質(zhì)形核方式下的準晶I相及其晶體近似相R相的形核功及形核率.采用簡化的傳熱物理模型,模擬計算了初生準晶I相的體積分數(shù),并與實驗測定值進行了比較和分析.分析表明,平衡的初生準晶I相的最大體積分數(shù)決定于合金的化學(xué)成分和狀態(tài)圖特征.當(dāng)采用緩冷和水淬法制備時,可