MgCu-,2-型Laves相Mg（Cu-,1-x-Al-,x-）-,2-的制備與表征.pdf

1、AB2型Laves相因其特殊的物理及化學(xué)性能使其成為潛在的功能材料和結(jié)構(gòu)材料，引起了國內(nèi)外研究學(xué)者的極大興趣。常見的三種晶體結(jié)構(gòu)為：六方C14(MgZn2結(jié)構(gòu))、立方C15(MgCu2結(jié)構(gòu))、復(fù)六方C36(MgNi2結(jié)構(gòu))。這三種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受A原子與B原子的原子尺寸比以及Laves相的價電子濃度所控制；另外，成分、溫度、第三組成元素也影響晶體結(jié)構(gòu)。用輕質(zhì)的、抗氧化性能高的Al、Si元素替代AB2中的B組元，可以改變其本身的價電子濃度，

2、以致引起晶體結(jié)構(gòu)的變化。也就是說，這三種晶體結(jié)構(gòu)中的任一種都可以通過適當(dāng)控制Al、Si的含量使之穩(wěn)定化，已成為進(jìn)一步改善AB2型Laves相性能的一條有效途徑。 本文深入研究AB2型Laves相Mg(Cu1-xAlx)2(0≤X≤0.35)的制備工藝及成分優(yōu)化，重點探討Al替代MgCu2中Cu對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及性能的影響，主要得到如下結(jié)論： (1)3Cu-2Mg-Al粉末球磨過程中，隨球磨時間的延長，粉末的顆粒尺寸減小，顯

3、微應(yīng)變和有效溫度系數(shù)增加；晶粒尺寸與有效溫度系數(shù)和顯微應(yīng)變呈逆變關(guān)系，顯微應(yīng)變隨有效溫度系數(shù)增加而增大；球磨30h后，Mg衍射峰完全消失，球磨至60h，Al衍射峰也完全消失，Cu衍射峰進(jìn)一步寬化，此時，Cu衍射峰位置向小角度偏移，形成了Mg和Al在Cu中的過飽和固溶體；球磨90h后，有新相Mg32Al47Cu7生成。 (2)采用機(jī)械活化+熱爆法制備了低放熱體系A(chǔ)B2型Laves相Mg(Cu1-xAlx)2(0≤x≤0.35)合金

4、，并對熱爆產(chǎn)物進(jìn)行XRD、EPMA、SEM和DSC分析。結(jié)果表明：MgCu2中的部分Cu被Al替代，晶體結(jié)構(gòu)并不發(fā)生改變，主相是MgCu2型λ1相。隨Al替代量的增加λ1相的晶格常數(shù)逐漸增大，整個XRD衍射峰向低角偏移增大，致密度逐漸提高，晶粒尺寸減小，晶格畸變增大。隨Al替代量的增加λ1相的熔點先升后降，當(dāng)化學(xué)計量比為Mg2Cu3Al(x=0.25)時，其熔點達(dá)最高，約為910℃，比MgCu2的熔點(約797℃)高113℃，說明用輕質(zhì)

5、、抗氧化性能高的Al元素進(jìn)行合金化，能夠使C15結(jié)構(gòu)的AB2型Laves相的熱穩(wěn)定性提高，其中Mg2Cu3Al是更具開發(fā)潛力的化合物。 (3)采用機(jī)械活化+熱壓法合成Laves相Mg(Cu1-xAlx)2(X=0,0.25)，研究組織和性能。結(jié)果表明：C15結(jié)構(gòu)的Laves相Mg2Cu3Al與MgCu2相比，具有高的致密性、硬度和楊氏模量，其斷口顯示兩者均為脆性斷裂。最后采用基于密度函數(shù)理論(DFT)的綴加平面波加局域軌道方法和