Al-Cr-（Si）合金系中准晶及其近似晶体相的结构研究

论文题目: Al-Cr-（Si）合金系中准晶及其近似晶体相的结构研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 何战兵

导师: 郭可信

关键词: 准晶,准晶近似相,合金,二十面体,晶体结构,透射电子显微学

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文对富Al且Si≤15at.%的Al-Cr-（Si）合金系中的准晶及近似相进行了系统的研究。用电子探针、DSC、单晶X射线衍射和TEM相结合的办法确认了Al-Cr二元合金系中两个成分非常靠近但一直未能区分的η-Al11Cr2相和ε-Al4Cr相。确认η-Al11Cr2相为正交相,ε-Al4Cr相为六方相。同时对Al-Cr二元合金系中θ-Al45Cr7单斜相提出了一个更合理的单胞结构:a=2.0595nm,b=0.7574nm,c=1.0949nm,β=107.34°。新的单斜单胞有更短的α和更小的β角,接近108°的β角与（010）层块中Cr3二十面体的五边形内角能更好的对应上。 首次在Al-Cr-Si三元合金系中发现了周期为1.24nm和3.72nm的两种稳定十次准晶。用选区电子衍射和高分辨像等手段,确定了Al-Cr-（Si）合金系中的16个准晶近似相,其中的7个准晶近似相为新相,它们是:六方τ（μ）相,六方μ′相和正交ε″相,以及周期为3.72nm的正交（2/1,2/1）,（1/1,3/2）,（2/1,3/2）相和α=2.29nm,c=3.71nm,β=108°的单斜相。 高分辨像表明,十次准晶近似相的基本结构单元是由两圈各十个亮像点组成的同心十边形原子团簇。这种原子团簇之间的连接只有五种连接形式,它们可以归为两大类,这两大类五种连接的各种组合就可以形成准晶和各种类型的近似相。同时,这些同心十边形原子团簇之间可以重叠,是对Gummelt提出的覆盖模型在实验上的又一有力证据。从高分辨像出发,分别用十边形,五角形以及扁六边形和船形构筑了五种十次准晶近似相的各三种平面结构模型。 用电子晶体学的方法提出了六方μ′相的结构模型,用X光单晶衍射的方法得到了六方τ（μ）相的结构模型。分析了晶格常量α呈τ倍关系的β、H、μ（μ′）、和τ（μ）六方相的结构,这里τ=（1+√5）/2,为黄金分割数。发现这些六方相的PFP’层块中二十面体相互穿插,分别有2、4、（4+2,3+3）和（4+4+2,3+3+4）这几种组合,形成长度呈τ倍膨胀的二十面体链,这些二十面体链沿<100>方向延伸且单胞内的长度比与这几个六方相的点阵常数α之比一致,均为τ。总结了六方准晶近似相的一般规律:六方准晶近似相可以根据其[001]带轴上强衍射点的位置分为三种类型,并指出[001]带轴上强衍射点列所在的位置是由（001）层块中二十面体链的方向决定的。 用X光单晶衍射的方法成功解析了简单正交ε′-（Al,Si）4Cr相的结构。简单正交ε′-（Al,Si）4Cr相的结构与底心正交ε-Al4Cr相的结构很相似,可以看成是正交ε-Al4Cr相的一个有序变体。分析了正交ε′（ε）相与六方μ相之间的结构关系,指出正交ε′（ε）相中二十面体链互成60°角是它们表现出伪六方特性的原因。 分析了成分接近（Al,Si）4Cr的五个准晶近似相之间的关系:它们的成分相近,而且晶格常量相关,空间群有母子群关系,[001]带轴上强衍射点有呈六次对称的相似分布,结构上也相互关联,可以把它们归为（Al,Si）4Cr家族。

论文目录:

第一章 前言

1．1 引言

1．2 准晶的发现

1．3 准晶的分类

1．3．1 三维准晶

1．3．1．1 二十面体准晶

1．3．1．2 立方准晶

1．3．2 二维准晶

1．3．2．1 十次准晶

1．3．2．2 十二次准晶

1．3．2．3 八次准晶

1．3．3 一维准晶

1．4 准晶的描述方法

1．5 准晶的结构研究

1．6 十次准晶近似相的研究

1．7 论文工作的研究背景

参考文献

第二章 实验方法简介

2．1 原始合金样品的制备及热处理

2．2 透射电子显微镜试样的的制备

2．2．1 离子减薄样品的制备

2．2．2 粉末样品的制备

2．3 透射电子显微分析

2．4 X射线单晶衍射

2．5 DSC曲线的测试

2．6 电子衍射图的模拟

2．7 扫描电镜实验

2．8 电子探针实验

2．9 EDX实验

第三章 Al-Cr二元合金系中的准晶近似相

3．1 引言

3．2 对Al_(45)Cr_7单斜相的一个新的结构描述

3．3 Al-Cr二元合金系中Al_(11)Cr_2和Al_4Cr的确定

3．4 本章小结

参考文献

第四章 (Al，Si)_4Cr家族

4．1 引言

4．2 六方μ′相

4．2．1 六方μ′相的确定

4．2．2 六方μ′相的结构模型

4．3 正交ε″相

4．4 五个(Al，Si)_4Cr准晶近似相之间的关系

4．5 本章小结

参考文献

第五章 简单正交ε′-(Al，Si)_4Cr相的晶体结构

5．1 引言

5．2 正交ε′-(Al，Si)_4Cr相的结构

5．3 正交ε′-(Al，Si)_4Cr相的结构描述

5．3．1 层状结构

5．3．2 与正交ε-Al_4Cr相和六方μ-Al_4Mn的结构比较

5．3．3 二十面体配位和二十面体连接

5．4 本章小结

参考文献

第六章 Al-Cr-Si合金系中的六方准晶近似相

6．1 前言

6．2 新六方τ(μ)相的电子显微学确定

6．3 六方相中的二十面体链

6．3．1 相互穿插的二十面体

6．3．2 空间群为P6_3／mmc的系列六方准晶近似相

6．3．2 空间群为P6_3／m的κ，λ，ν相

6．4 六方近似相类型小结

6．5 本章小结

参考文献

第七章 Al-Cr-Si合金系中稳定的十次准晶及晶体近似相

7．1 引言

7．2 两种周期的十次准晶

7．3 与十次准晶相关的晶体近似相

7．3．1 (1／1，1／1)，(2／1，2／1)和(3／2，2／1)正交近似相和非Fibonacci序列的正交相

7．3．2 十次准晶向(3／2，2／1)正交近似相的连续转变

7．3．3 十次准晶及其近似相微畴结构的高分辩电镜研究

7．3．3．1 十次准晶及其近似相结构特性的一般规律

7．3．3．2 十次准晶近似相的高分辩电镜研究

7．4 本章小结

参考文献

第八章 结论和展望

8．1 结论

8．2 展望

创新点摘要

攻读博士学位期间完成的论文

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-07-04

参考文献

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