Ni3Si/Zn扩散偶周期层片结构的研究

摘要

荷兰学者Osinski在扩散偶Fe3Si/Zn反应扩散区发现了周期相层交替的层片显微组织,称之为固态周期层片结构。这一发现吸引了很多学者的注视,科学家开展了许多探索性的研究。但是,对其形成的机理还存在许多争论。许多现象还需进一步澄清。由于相图是材料科学研究的基础,本论文通过相关系的测定,利用扩散通道、界面反应理论对周期层片型结构进行研究。
　　本工作完善了Zn-Ni-Si三元系富锌角450℃等温截面并测定了Zn-Ni-Si三元系富锌角500℃等温截面。实验采用平衡合金法,利用扫描电镜和能谱仪以及X射线仪等手段,在Zn-Ni-Si三元系富锌角450℃等温截面的实验测定中证实了该相图中出现的3个三相区,即:Liq.+NiSi2+Si、Liq.+NiSi2+T和Liq.+δ+T,并且进一步测定出了γ+Τ+β1和γ+Τ+δ两个三相区。实验证实了三元相Τ相的存在,并且测定其成分为Ni2Zn3Si。Zn-Ni-Si三元系富锌角500℃等温截面与450℃等温截面相比较,由于没有δ相的出现,因此相关系要简单一些,实验结果表明:该相图包含有4个三相区,即:Liq.+NiSi2+Si、Liq.+NiSi2+T、Liq+γ+Τ和γ+Τ+β1;6个两相区,即:Liq.+Si、Liq.+NiSi2、NiSi2+Si、Liq.+T、NiSi2+T和γ+T。
　　开展了扩散偶实验,在Ni3Si/Zn固固扩散偶和Ni3Si/Zn固液扩散偶中均观察到周期层片结构的出现。通过SEM-EDS技术分析可知:Ni3Si/Zn扩散偶中出现的周期层片结构由γ相(Zn3Ni)和T相(Ni2Zn3Si)组成。根据Zn-Ni-Si三元系相关系,利用扩散通道理论,初步分析了周期层片结构形成的机理,提出双相层是γ相在靠近Ni3Si/Τ相界面的Τ相形核和长大形成新的γ+T双相层的假设。即当Ni的浓度达到γ相形核所需的浓度时,γ相从Τ相中以颗粒状析出,积聚并连接成带状,将Τ相分开,最后形成新的双相层。若此过程周期性的发生,便形成了周期层片型结构。

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符号说明表

第1章 引言

第2章 文献综述

2.1 周期层片型结构的研究背景

2.2 目前已存在的形成机理

2.3相图的测定以及Zn-Ni-Si三元系的研究现状

2.4扩散偶技术及其发展现状

2.5 研究目标及内容

第3章 实验方法

3.1相图的测定方法

3.2 扩散偶实验

3.3 样品的观察与分析

第4章 Zn-Ni-Si三元系等温截面的测定

4.1 Zn-Ni-Si三元系450℃富锌角等温截面的完善

4.2 Zn-Ni-Si三元系500℃富锌角等温截面的测定

4.3 本章小结

第5章 周期层片结构形成机理探究

5.1 扩散偶实验结果与讨论

5.2 周期层片型结构形成机理的研究

5.3 周期层片型结构的动力学定性分析

5.4 周期层片型结构的动力学定量分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文