镁合金中长周期堆垛有序结构的电子显微学研究

发布时间：2018-01-22 01:14

本文关键词： 电子显微术晶体结构镁合金长周期堆垛有序结构　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：长周期堆垛有序(long period stacking ordered-LPSO)结构具有新颖的结构特征,对镁合金有非常显著的强韧化效果,因此人们对LPSO结构产生了极大的研究兴趣。为了探索镁合金中新型LPSO结构,研究LPSO结构中缺陷和界面特征,理解其形成和生长机理,本论文通过(扫描)透射电子显微术表征了 Mg88Co5Y7、Mg92Co2Y6、Mg97Zn1Y2和Mg97Ga1Y2(at.%)合金中LPSO 及其相关结构。与此同时,总结出了确定未知结构布拉菲点阵、空间群和三维原子位置的方法和具体步骤。研究结果主要包括以下几点:1.金属间化合物结构的确定方法和步骤提出了确定任意三维空间点阵布拉菲胞的新方法,即通过寻找该点阵的对称性来确定其布拉菲点阵类型和点阵参数,系统总结了利用透射电子显微镜确定未知晶体结构布拉菲点阵、空间群和三维原子位置的方法和具体步骤。在此,确定了 MgGaY相的布拉菲点阵,以及Mg3(Co,Y)相的空间群和三维原子位置。针对Mg-M-RE合金LPSO结构的特点,提出了简便描述此类LPSO结构的新符号:F(或F)表示AB'C'A(或AC'B'A)结构单元,T(或T)表示AB'C(或AC'B)结构单元,负号代表结构单元相反的剪切方向,数字n代表Mg堆垛层的层数,下标数字代表单胞中亚结构单元的个数。此外,提出了根据它们的新符号快捷确定其布拉菲点阵和空间群的方法。2.新型LPSO结构的解析在 Mg92Co2Y6(at.%)铸态合金中发现了 29H、51R、60H、72R、102R和192R六种新型LPSO结构。它们既包含AB'C'A结构单元,又包含AB'C结构单元,在这些结构单元之间分布着1～3层Mg堆垛层。Co/Y元素在AB'C'A和AB'C结构单元中无序分布,且主要分布在""'标记的堆垛层。在Mg97Zn1Y2(at.%)近平衡合金中发现了八种新型LPSO结构,分别为60R、78R、26H、96R、38H、40H、108H 和 246R。所有这些LPSO 结构都包含 AB'C'A结构单元,在它们之间夹两层或者三层Mg堆垛层。运用引入的新方法,确定了这些LPSO结构的布拉菲点阵和空间群,同时建立了它们结构之间的联系。3.LPSO结构中的缺陷结构及其形成机理解析了 Mg88Co5Y7(at.%)铸态合金中的654R结构,它为12H和15R的有序共生结构。通过比较654R和与它结构相关的缺陷结构,确定了该共生结构的形成过程。研究了 Mg-Co-Y合金中12H、15R和18R结构中堆垛层错和生长孪晶的结构、对称性和分布。它们可理解为n-Mg和T/F-block组元的错排。这些错排结构包含0-Mg、1-Mg、2-Mg、4-Mg、5-Mg和6-Mg结构组元。LPSO结构中具有相同结构的堆垛层错存在梯度分布现象。Mg97Zn1Y2(at.%)近平衡合金中14H和18R结构也普遍存在堆垛层错和生长孪晶。同时,发现堆垛层错统计性有序排列形成了超结构,如62L、86L、152L和235L。通过分析这些缺陷结构的细节,探究了它们可能的形成过程。4.与LPSO结构相关的堆垛无序结构Mg-Co-Y合金中普遍存在堆垛无序结构,它们都包含T-block、F-block、2-Mg、3-Mg和4-Mg。这些组元无序排列,或进一步形成结构相关的更复杂结构,某些复杂结构局域有序排列,并显示短程周期性和对称性。5.LPSO结构和Mg基体非共格界面Mg97Zn1Y2(at.%)合金中18R/Mg(0110)非共格界面分解成54R(或54R')LPSO结构。周期性分布的b1不全位错列和b2、b3双核位错列形成了 54R/Mg和54R/18R两个纯倾转型界而,倾转角为2.26°。18R结构的生长可以通过b1、b2和b3位错的协同运动实现。通过计算位错之间的弹性相互作用力揭示了该复杂界面的稳定性并解释了它的微观结构特征。
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【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.22

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