Fe-Cu-Zr-B非晶合金微观结构表征
发布时间：2022-02-11 19:29
在Fe-Cu二元及多元合金体系中,由于Fe与Cu间正混合焓（13KJ/mol）,均一液相在过冷液相区发生液相分离,经冷却后形成具有“相分离”特征的复合结构。尽管以往的研究对Fe-Cu-Zr-B合金的相分离现象及形成过程有了较为系统的分析,但对第二相颗粒的分布规律及Fe-Zr-B非晶基底原子尺度微观结构尚缺乏研究。基于此,本文利用高分辨透射电子显微技术及选区电子衍射法,对Fe65Cu10Zr10B15及Fe70Cu5Zr10B15中第二相粒子组成及分布进行研究;利用高能X射线衍射法及反蒙特卡洛方法,对Fe75Zr10B15,Fe70Cu5Zr10B15和Fe65Cu10Zr10B15
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Ni二元相图[21]
上海交通大学硕士学位论文第3页图1-1Al-Ni二元相图[21]Fig.1-1TheAl-Niphasediagram[21].E.Ma[22]等研究人员，基于混合焓正值的大小对出现相分离特征的合金进行分类。具有较大的正混合焓的难混溶（immiscible）合金体系，如Al-Bi,Ti-Y等，即使在高温区也呈现为两液相分离状态，从相图上看，具有稳定的液相两相区；而正混合焓较小的混溶（miscible）合金体系，如Fe-Cu[23],Gd-Zr[19]等，在温度较高时，式（1-1）中有限的正混合焓项难以抵消混合熵项，从而整体吉布斯自由能小于零；所以，在高温下，混溶合金呈现为均一液相，未出现两相分离；随着温度降低，当吉布斯混合自由能大于零时，开始发生相分离。混溶合金的液相分离区往往存在于亚稳过冷液相区，而难混溶合金则具有稳定的液相分离区。Al-Bi难混溶合金和Fe-Cu混溶合金二元相图如下图1-2所示。图1-2Al-Bi(a)[24]与Fe-Cu(b)二元相图[23]Fig.1-2ThebinaryphasediagramofAl-Bi(a)[24]andFe-Cu(b)[23].
第一章绪论第4页下面，仅从扩散的角度，半定量地考虑相分离过程中需克服的能垒。现假定，均一液相L成分为x，分解后形成L1:(xx)和L2:(x+x)两相。则相分离前后体系自由能的变化如下式（1-2）。=1+2(1-2)将式（1-2）在x处二阶泰勒展开，并省略余项，可得下式1-3[25,26]。2≈22()2(1-3)通过二阶导数项22的正负可以将液相两相区进一步划分为失稳（unstable）液相区和亚稳（metastable）液相区[27]，如下图1-3所示。图1-3溶混间隙区的组成[27]Fig.1-3Thecomponentofthemiscibilitygap[27].总的来说，液相分离现象的动力学起因是成分起伏。在溶混间隙外稳定的均一液相区中，吉布斯混合自由能为较大负值，这说明上坡扩散需克服的能垒较大，任何成分的起伏会使得体系自由能增大且难以通过能量起伏抵消；所以，其液相通过可逆成分起伏难以形成稳定的相分离现象。在亚稳液相区中，吉布斯混合自由能为负值，两相的分离会使体系吉布斯自由能增加，相分离过程仍需克服较大的扩散能垒；所以在这个区域中不会发
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金颗粒的核壳组织[J]. 张俊芳,张曙光. 热加工工艺. 2015(24)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]Al70Bi11Sn19合金颗粒的核壳组织[J]. 张俊芳,王予津,卢温泉,张曙光,李建国. 金属学报. 2013(04)
[4]Spinodal分解浅介[J]. 徐祖耀. 上海金属. 2010(05)
[5]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅰ.固/液界面的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[6]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅱ.恒定磁场的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[7]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅲ.第三组元的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[8]难混溶合金凝固过程中宏观偏析形成的数值模拟[J]. 刘源,李言祥,郭景杰,贾均. 金属学报. 2003(07)
[9]Al-Pb体系研究进展[J]. 胡劲,孙勇,姜东慧,沈黎,刘建良,施安,李雄. 昆明理工大学学报(理工版). 2003(01)
[10]Al-In难混溶合金的液相分离过程及显微组织数值模拟[J]. 苏彦庆,崔红保,郭景杰,刘源,贾均. 铸造. 2002(10)
博士论文
[1]纯铁的异质形核行为及其原子尺度结构起源的探讨[D]. 徐明沁.上海交通大学 2018
[2]相分离非晶合金形成机制及塑性变形研究[D]. 崔文超.山东大学 2017
[3]Al-Bi-（Sn）难混溶合金的液相分离及偏析形成动态行为[D]. 卢温泉.上海交通大学 2015
[4]Al-si合金熔体的微观结构及Si原子集团的演变行为[D]. 王伟民.山东工业大学 1998
[5]液体Al-Fe合金的微观不均匀结构研究[D]. 秦敬玉.山东工业大学 1998
硕士论文
[1]三元Fe-Nb-B合金液态和非晶态结构的第一性原理分子动力学研究[D]. 邓川.东南大学 2017
[2]金属玻璃的局域原子结构的表征研究[D]. 胡超.安徽工业大学 2014
[3]几种Zn基二元及三元合金液态结构研究[D]. 李欣欣.山东大学 2013
[4]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金的液相分离与核壳组织[D]. 张俊芳.上海交通大学 2013
本文编号：3620832
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Ni二元相图[21]
上海交通大学硕士学位论文第3页图1-1Al-Ni二元相图[21]Fig.1-1TheAl-Niphasediagram[21].E.Ma[22]等研究人员，基于混合焓正值的大小对出现相分离特征的合金进行分类。具有较大的正混合焓的难混溶（immiscible）合金体系，如Al-Bi,Ti-Y等，即使在高温区也呈现为两液相分离状态，从相图上看，具有稳定的液相两相区；而正混合焓较小的混溶（miscible）合金体系，如Fe-Cu[23],Gd-Zr[19]等，在温度较高时，式（1-1）中有限的正混合焓项难以抵消混合熵项，从而整体吉布斯自由能小于零；所以，在高温下，混溶合金呈现为均一液相，未出现两相分离；随着温度降低，当吉布斯混合自由能大于零时，开始发生相分离。混溶合金的液相分离区往往存在于亚稳过冷液相区，而难混溶合金则具有稳定的液相分离区。Al-Bi难混溶合金和Fe-Cu混溶合金二元相图如下图1-2所示。图1-2Al-Bi(a)[24]与Fe-Cu(b)二元相图[23]Fig.1-2ThebinaryphasediagramofAl-Bi(a)[24]andFe-Cu(b)[23].
第一章绪论第4页下面，仅从扩散的角度，半定量地考虑相分离过程中需克服的能垒。现假定，均一液相L成分为x，分解后形成L1:(xx)和L2:(x+x)两相。则相分离前后体系自由能的变化如下式（1-2）。=1+2(1-2)将式（1-2）在x处二阶泰勒展开，并省略余项，可得下式1-3[25,26]。2≈22()2(1-3)通过二阶导数项22的正负可以将液相两相区进一步划分为失稳（unstable）液相区和亚稳（metastable）液相区[27]，如下图1-3所示。图1-3溶混间隙区的组成[27]Fig.1-3Thecomponentofthemiscibilitygap[27].总的来说，液相分离现象的动力学起因是成分起伏。在溶混间隙外稳定的均一液相区中，吉布斯混合自由能为较大负值，这说明上坡扩散需克服的能垒较大，任何成分的起伏会使得体系自由能增大且难以通过能量起伏抵消；所以，其液相通过可逆成分起伏难以形成稳定的相分离现象。在亚稳液相区中，吉布斯混合自由能为负值，两相的分离会使体系吉布斯自由能增加，相分离过程仍需克服较大的扩散能垒；所以在这个区域中不会发
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金颗粒的核壳组织[J]. 张俊芳,张曙光. 热加工工艺. 2015(24)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]Al70Bi11Sn19合金颗粒的核壳组织[J]. 张俊芳,王予津,卢温泉,张曙光,李建国. 金属学报. 2013(04)
[4]Spinodal分解浅介[J]. 徐祖耀. 上海金属. 2010(05)
[5]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅰ.固/液界面的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[6]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅱ.恒定磁场的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[7]Al基难混溶合金快速定向凝固研究 Ⅲ.第三组元的影响[J]. 何杰,赵九洲,王晓峰,张钦霞,李海丽,陈桂云. 金属学报. 2007(06)
[8]难混溶合金凝固过程中宏观偏析形成的数值模拟[J]. 刘源,李言祥,郭景杰,贾均. 金属学报. 2003(07)
[9]Al-Pb体系研究进展[J]. 胡劲,孙勇,姜东慧,沈黎,刘建良,施安,李雄. 昆明理工大学学报(理工版). 2003(01)
[10]Al-In难混溶合金的液相分离过程及显微组织数值模拟[J]. 苏彦庆,崔红保,郭景杰,刘源,贾均. 铸造. 2002(10)
博士论文
[1]纯铁的异质形核行为及其原子尺度结构起源的探讨[D]. 徐明沁.上海交通大学 2018
[2]相分离非晶合金形成机制及塑性变形研究[D]. 崔文超.山东大学 2017
[3]Al-Bi-（Sn）难混溶合金的液相分离及偏析形成动态行为[D]. 卢温泉.上海交通大学 2015
[4]Al-si合金熔体的微观结构及Si原子集团的演变行为[D]. 王伟民.山东工业大学 1998
[5]液体Al-Fe合金的微观不均匀结构研究[D]. 秦敬玉.山东工业大学 1998
硕士论文
[1]三元Fe-Nb-B合金液态和非晶态结构的第一性原理分子动力学研究[D]. 邓川.东南大学 2017
[2]金属玻璃的局域原子结构的表征研究[D]. 胡超.安徽工业大学 2014
[3]几种Zn基二元及三元合金液态结构研究[D]. 李欣欣.山东大学 2013
[4]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金的液相分离与核壳组织[D]. 张俊芳.上海交通大学 2013
本文编号：3620832
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