论文题目: 远离平衡条件下Fe-Si合金的结构演化及β-FeSi2相的形成
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 王海燕
导师: 王文魁,刘日平,孙力玲
关键词: 非平衡相变,结构演化,凝固,扩散,多层膜
文献来源: 燕山大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文利用高压、落管、离子束溅射等技术,研究了远离平衡条件下 Fe-Si 合金的结构演化及β-FeSi2相的形成。 研究了 Fe-66.7at.%Si 合金在高压和落管无容器条件下的凝固行为。与常压下凝固的典型共晶组织不同,高压条件下 Fe-66.7at.%Si 合金的凝固组织为初生ε相树枝晶加离异共晶。高压下凝固组织的变化主要是与压力对相图的影响和对凝固过程中溶质原子扩散的影响有关。通过引入压力参量,推导了高压凝固过程中的成分过冷判据,并应用该判据分析了高压凝固树枝晶组织的形成机理。研究了 Fe-66.7at.%Si合金液滴的无容器凝固过程中形核和生长方式随过冷度和冷却速率的变化规律。随样品直径减小,初生α相发生“小平面生长→非小平面生长”转变,ε+α共晶组织形态也发生了改变。在直径 0.2 mm 合金小球中,同一样品的不同位置凝固组织也发生了这种转变。这是由于不同的过冷度和冷却速率引起的。 采用闭管化学气相输运法制备得到β-FeSi2单晶,并研究了温度场和载荷气体压强对晶体生长的影响。 采用离子束溅射铁靶的方法在加热的 Si（111）衬底上得到了不同种类的铁硅化物。当衬底温度为 973 K 时得到厚度为 500 nm 的单相、多晶和局部外延的β-FeSi2薄膜。薄膜和 Si 衬底之间界面明显,没有中间层。采用离子束溅射法制备了 4 周期和 10 周期的[20 nm Fe/64 nm Si]多层膜,所得多层膜在 973 K 真空退火 60 mins 得到厚度分别为 360 nm 和 850 nm 的单相 β-FeSi2薄膜。 利用原位 X-射线衍射法进行了 Fe/Si 多层膜的结构和互扩散研究,确定出 Fe/Si多层膜在低温（573 K-623 K）退火过程中的互扩散系数为: DL （T ）= 4.53×10-22exp（-0.16eV/KBT） [m2/s]
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 国内外研究概况
1.1.1 β-FeSi_2 块体研究概况
1.1.2 β-FeSi_2 薄膜研究概况
1.1.3 β-FeSi_2 单晶研究概况
1.2 远离平衡相变
1.2.1 熔体过冷与液固相变
1.2.2 固态相变
1.3 本论文研究的目的、意义和内容
第2章 高压下Fe-66.7at.% Si 合金的凝固过程研究
2.1 引言
2.1.1 压力对形核过程的影响
2.1.2 压力对长大过程的影响
2.2 实验方法
2.3 实验结果与讨论
2.4 本章小结
第3章 落管中Fe-66.7at.% Si合金液滴的无容器凝固
3.1 引言
3.2 实验装置与实验方法
3.3 落管中Fe-66.7at.% Si 合金液滴的运动
3.3.1 不同气氛下合金液滴在落管中下落的动力学和传热学分析
3.3.2 不同压力时合金液滴在落管中下落的动力学和传热学分析
3.4 Fe-66.7at.% Si 合金在落管中凝固的相结构及凝固组织分析
3.5 本章小结
第4章 化学气相输运法生长β-FeSi_2 单晶的研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 温度场对晶体生长的影响
4.3.2 载荷气体压强对晶体生长的影响
4.4 本章小结
第5章 离子束溅射法制备β-FeSi_2薄膜
5.1 引言
5.2 离子束溅射原理
5.3 实验装置和实验方法
5.4 反应沉积外延法制备β-FeSi_2 薄膜
5.5 Fe/Si 多层膜真空退火法制备β-FeSi_2 薄膜
5.5.1 Fe、Si 沉积速率的测定
5.5.2 真空退火β-FeSi_2 相的形成
5.6 本章小结
第6章 Fe/Si 多层膜的结构与互扩散研究
6.1 引言
6.2 实验方法
6.3 实验结果与分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
发布时间: 2005-07-22
参考文献
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