二元系化合物形成合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其對凝固的影響.pdf

1、目前，通過各種衍射手段和對結(jié)構(gòu)敏感物理量的研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)部分合金熔體中存在著類似固態(tài)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浼盎瘜W(xué)短程有序結(jié)構(gòu)。特別是對于化合物形成合金系統(tǒng)，由于其熔體中各組元間強(qiáng)烈的相互作用，其粒子與粒子間的結(jié)合方式要比其他液體結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。 在對化合物形成合金熔體結(jié)構(gòu)的探索中，研究者發(fā)現(xiàn)了多種合金熔體中化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)會(huì)隨成分發(fā)生變化。但是，化學(xué)短程有序在化合物形成合金中是否普遍存在？尤其重要的是，它在熔體中是否會(huì)隨溫度發(fā)生消散或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變

2、？并且，化合物形成合金熔體中存在的化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)是否及如何對合金的凝固行為及組織產(chǎn)生影響？對化合物形成合金熔體的這些問題進(jìn)行深入研究，不僅是探索溫度誘導(dǎo)液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的普適性（范圍、條件及規(guī)律）及其本質(zhì)的重要內(nèi)容之一，對科學(xué)的發(fā)展有重要意義；同時(shí)，也有助于對凝固微觀機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)，為研發(fā)新型合金材料、開拓及改進(jìn)合金制備工藝方法提供科學(xué)依據(jù)。 本文系統(tǒng)研究了化合物形成合金熔體結(jié)構(gòu)隨溫度的轉(zhuǎn)變，以及這種轉(zhuǎn)變對凝固的影響，得到以下主

3、要結(jié)果： I．在對多種化合物形成合金熔體的初步探索的基礎(chǔ)上，并根據(jù)相圖的特點(diǎn)，選定Bi—In、Cu-Sn和Bi-Te三種二元系化合物形成合金，系統(tǒng)研究了熔體的電子輸運(yùn)性質(zhì)隨溫度及成分的變化規(guī)律和特征。通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與理論分析，總結(jié)以下特點(diǎn)： （1）這三種二元合金在熔點(diǎn)以上一定的溫度范圍內(nèi)，都發(fā)生了熔體電阻率隨溫度異常變化的新現(xiàn)象，揭示了這些化合物形成合金熔體中，在液相線以上的一定溫度范圍仍存在與固態(tài)化合物相對應(yīng)的化

4、學(xué)短程序微觀結(jié)構(gòu)，并且這些化學(xué)短程序會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而發(fā)生消散或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。本文還對上述現(xiàn)象運(yùn)用DSC手段進(jìn)行了驗(yàn)證。 （2）Bi-In合金系統(tǒng)中，熔體的電阻率—成分曲線在BiIn化合物成分附近出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，說明該成分處Bi原子與In原子的相互作用最強(qiáng)，這符合固態(tài)中BiIn金屬間化合物最為穩(wěn)定的特點(diǎn)。而在Cu-Sn與Bi-Te合金系的電阻率—成分曲線上，對應(yīng)各自化合物形成能力最強(qiáng)的成分處也都出現(xiàn)了極值點(diǎn)。這充分說明在這些出現(xiàn)物

5、理性能特征值的成分范圍內(nèi)，熔體中形成化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)的能力最強(qiáng)。 （3）某些合金熔體中存在兩種化合物結(jié)構(gòu)的化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)，它們的熱力學(xué)穩(wěn)定性不同，升溫過程中在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起電阻率隨溫度出現(xiàn)兩次異常變化。Ⅱ．本文進(jìn)行的另一方面主要工作是，以化合物形成合金熔體中發(fā)生溫度誘導(dǎo)的液一液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)，進(jìn)一步研究了熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Bi-Te合金及Cu-Sn合金凝固行為及凝固組織的影響。發(fā)現(xiàn)熔體中的化學(xué)短程序?qū)δ踢^程及凝固組