本文關(guān)鍵詞： 電子顯微術(shù) 晶體結(jié)構(gòu) 鎂合金 長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：長周期堆垛有序(long period stacking ordered-LPSO)結(jié)構(gòu)具有新穎的結(jié)構(gòu)特征,對鎂合金有非常顯著的強(qiáng)韌化效果,因此人們對LPSO結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了極大的研究興趣。為了探索鎂合金中新型LPSO結(jié)構(gòu),研究LPSO結(jié)構(gòu)中缺陷和界面特征,理解其形成和生長機(jī)理,本論文通過(掃描)透射電子顯微術(shù)表征了 Mg88Co5Y7、Mg92Co2Y6、Mg97Zn1Y2和Mg97Ga1Y2(at.%)合金中LPSO 及其相關(guān)結(jié)構(gòu)。與此同時,總結(jié)出了確定未知結(jié)構(gòu)布拉菲點(diǎn)陣、空間群和三維原子位置的方法和具體步驟。研究結(jié)果主要包括以下幾點(diǎn):1.金屬間化合物結(jié)構(gòu)的確定方法和步驟提出了確定任意三維空間點(diǎn)陣布拉菲胞的新方法,即通過尋找該點(diǎn)陣的對稱性來確定其布拉菲點(diǎn)陣類型和點(diǎn)陣參數(shù),系統(tǒng)總結(jié)了利用透射電子顯微鏡確定未知晶體結(jié)構(gòu)布拉菲點(diǎn)陣、空間群和三維原子位置的方法和具體步驟。在此,確定了 MgGaY相的布拉菲點(diǎn)陣,以及Mg3(Co,Y)相的空間群和三維原子位置。針對Mg-M-RE合金LPSO結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),提出了簡便描述此類LPSO結(jié)構(gòu)的新符號:F(或F)表示AB'C'A(或AC'B'A)結(jié)構(gòu)單元,T(或T)表示AB'C(或AC'B)結(jié)構(gòu)單元,負(fù)號代表結(jié)構(gòu)單元相反的剪切方向,數(shù)字n代表Mg堆垛層的層數(shù),下標(biāo)數(shù)字代表單胞中亞結(jié)構(gòu)單元的個數(shù)。此外,提出了根據(jù)它們的新符號快捷確定其布拉菲點(diǎn)陣和空間群的方法。2.新型LPSO結(jié)構(gòu)的解析在 Mg92Co2Y6(at.%)鑄態(tài)合金中發(fā)現(xiàn)了 29H、51R、60H、72R、102R和192R六種新型LPSO結(jié)構(gòu)。它們既包含AB'C'A結(jié)構(gòu)單元,又包含AB'C結(jié)構(gòu)單元,在這些結(jié)構(gòu)單元之間分布著1～3層Mg堆垛層。Co/Y元素在AB'C'A和AB'C結(jié)構(gòu)單元中無序分布,且主要分布在""'標(biāo)記的堆垛層。在Mg97Zn1Y2(at.%)近平衡合金中發(fā)現(xiàn)了八種新型LPSO結(jié)構(gòu),分別為60R、78R、26H、96R、38H、40H、108H 和 246R。所有這些LPSO 結(jié)構(gòu)都包含 AB'C'A結(jié)構(gòu)單元,在它們之間夾兩層或者三層Mg堆垛層。運(yùn)用引入的新方法,確定了這些LPSO結(jié)構(gòu)的布拉菲點(diǎn)陣和空間群,同時建立了它們結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。3.LPSO結(jié)構(gòu)中的缺陷結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理解析了 Mg88Co5Y7(at.%)鑄態(tài)合金中的654R結(jié)構(gòu),它為12H和15R的有序共生結(jié)構(gòu)。通過比較654R和與它結(jié)構(gòu)相關(guān)的缺陷結(jié)構(gòu),確定了該共生結(jié)構(gòu)的形成過程。研究了 Mg-Co-Y合金中12H、15R和18R結(jié)構(gòu)中堆垛層錯和生長孿晶的結(jié)構(gòu)、對稱性和分布。它們可理解為n-Mg和T/F-block組元的錯排。這些錯排結(jié)構(gòu)包含0-Mg、1-Mg、2-Mg、4-Mg、5-Mg和6-Mg結(jié)構(gòu)組元。LPSO結(jié)構(gòu)中具有相同結(jié)構(gòu)的堆垛層錯存在梯度分布現(xiàn)象。Mg97Zn1Y2(at.%)近平衡合金中14H和18R結(jié)構(gòu)也普遍存在堆垛層錯和生長孿晶。同時,發(fā)現(xiàn)堆垛層錯統(tǒng)計性有序排列形成了超結(jié)構(gòu),如62L、86L、152L和235L。通過分析這些缺陷結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié),探究了它們可能的形成過程。4.與LPSO結(jié)構(gòu)相關(guān)的堆垛無序結(jié)構(gòu)Mg-Co-Y合金中普遍存在堆垛無序結(jié)構(gòu),它們都包含T-block、F-block、2-Mg、3-Mg和4-Mg。這些組元無序排列,或進(jìn)一步形成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更復(fù)雜結(jié)構(gòu),某些復(fù)雜結(jié)構(gòu)局域有序排列,并顯示短程周期性和對稱性。5.LPSO結(jié)構(gòu)和Mg基體非共格界面Mg97Zn1Y2(at.%)合金中18R/Mg(0110)非共格界面分解成54R(或54R')LPSO結(jié)構(gòu)。周期性分布的b1不全位錯列和b2、b3雙核位錯列形成了 54R/Mg和54R/18R兩個純傾轉(zhuǎn)型界而,傾轉(zhuǎn)角為2.26°。18R結(jié)構(gòu)的生長可以通過b1、b2和b3位錯的協(xié)同運(yùn)動實現(xiàn)。通過計算位錯之間的彈性相互作用力揭示了該復(fù)雜界面的穩(wěn)定性并解釋了它的微觀結(jié)構(gòu)特征。
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【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22

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1 靳千千;鎂合金中長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)的電子顯微學(xué)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

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本文編號：1453157