论文摘要
本论文综合利用选区电子衍射（SAED）,高分辨像（HREM）,高角环形暗场扫描透射像（HAADF-STEM）,X射线能量色散谱（EDS）等电子显微学实验方法,对Al-Ni-Rh合金系中的准晶,近似相以及其中的缺陷微观结构进行了系统的研究。利用能量计算、高分辨观察像以及高分辨像模拟计算结合的方法确定了复杂结构合金相ξ’-和ξ-Al-Ni-Rh中缺陷的结构,并且讨论了电子束对复杂合金相的影响。主要的研究结果可以总结如下:1)利用高分辨电子显微技术在Al75Ni15Rh10合金中发现了1.6 nm周期的十次准晶,报道了这种准晶在二次轴方向及在十次轴方向的高分辨结构,阐述了其周期及其准周期的排列方式。本研究发现了准晶的两种近似相:ξ’-和ξ-Al-Ni-Rh相。ξ’-和ξ-Al-Ni-Rh相的基本结构单元均为扁六边形,在每个六边形的顶点存在一个柱形原子团簇。在ξ’-相中,扁六边形以72°夹角交错排列;而在ξ-相中,扁六边形平行排列。ξ’相与ξ相往往共生,并且它们的伪十次轴[010]方向相互平行。1.6 nm十次准晶与近似相共生时的局部结构连接,是以准晶中五边形组态的4边相接方式过渡到近似相中扁六边形单元而实现的。不同周期的共生准晶之间也存在确定的结构关联,在准周期平面上,原子团排列的取向有序方向保持一致。2)利用高分辨透射电子显微学方法,研究了复杂合金相ξ’-Al-Ni-Rh和ξ-Al-Ni-Rh相中特殊类型的面缺陷。在ξ′-和ξ-Al-Ni-Rh复杂合金相系统中,我们发现了相子缺陷,一种准晶和近似相所特有的缺陷,它们的存在形式更加多样化。其中的十字花形的缺陷可以形成高密度缺陷的调制结构,这种缺陷的核心部分是由于原子团簇柱的扭错引起的。在复杂合金相中存在大量的晶界与畴界:其中包括三叉晶界,多重孪晶,层错。另外本论文还发现三种特殊的畴界超结构:这些畴界超结构可以用一种类似于重位点阵的重位晶界模型来描述。实验上观察到三种重位畴界,相邻畴之间的位移矢量分别为。高分辨像模拟技术验证了模型的合理性。此外,利用嵌入势函数计算了缺陷不同面之间解理能量差别,得出合理的解理面。本论文提出了畴界的通用模型:各种畴界及其畴界处超结构都可以用一个通用的叠加覆盖模型去表示,覆盖的基本单元为扁六边形或P-B多边形,连接与覆盖规则如下:I)相邻畴中的基本单元至少有一个共用边（两个原子团簇）;II)相邻畴中的基本单元重叠时沿b方向有最大重叠面积。3)研究了Al75Ni15Rh10合金中ξ-Al-Ni-Rh相在透射电镜电镜中经不同剂量电子束辐照后引起的辐照损伤和相变过程。在低剂量电子束辐照下发生的是近似相向非晶相的转变,转变的原因是由于缺陷的聚集。而在高剂量电子束辐照下样品中心产生孔洞,空洞中心到边缘的方向上,试样依次为非晶,密堆结构和初始近似相结构。从这个结构依次变化的过程反映出,含有原子团的近似相或准晶在向非晶的转变过程中存在一个过渡的晶体相。