Au-Cu-Al合金有序化轉(zhuǎn)變的研究.pdf

1、Au-Cu-Al 合金，由于其A2 → B2 → L21 化學(xué)有序轉(zhuǎn)變均在液相線以下，化學(xué)有序轉(zhuǎn)變過程又沒有磁有序干擾，因此是研究Heusler 合金化學(xué)有序轉(zhuǎn)變及其對馬氏體相變影響的理想材料。另一方面，18K的Au-Cu-Al 合金（Au7Cu5Al4 合金）由于馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮突而呈現(xiàn)斯斑效應(yīng)，成為新興的貴金屬飾品材料。本文對AuCu2Al，Au7Cu5Al4，以及Au2CuAl 三種成分的合金，進(jìn)行了光學(xué)金相（OM）、能譜儀

2、（EDS）、示差掃描量熱法（DSC）、電阻法、內(nèi)耗法、X 射線衍射（XRD）以及透射電鏡（TEM）等多種實驗，并結(jié)合Bragg-Williams-Gorski（BWG）模型研究了Au-Cu-Al 合金的有序化轉(zhuǎn)變，分析了室溫馬氏體的結(jié)構(gòu)，以及Au-Cu-Al 合金中的BCC → BCT轉(zhuǎn)變。豐富了Heusler 合金有序化轉(zhuǎn)變的研究，也為該合金的實際應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。 通過DSC、電阻法和內(nèi)耗實驗，測得了AuCu2Al，Au7

3、Cu5Al4，以及Au2CuAl 三種成分的合金的A2 → B2 有序轉(zhuǎn)變溫度T1，以及B2 → L21 有序轉(zhuǎn)變溫度T2。 運用靜態(tài)濃度波法對BWG 近似進(jìn)行了改進(jìn)。然后，將T1代入改進(jìn)的BWG模型中A2 → B2 有序轉(zhuǎn)變的平衡條件。通過數(shù)值解，得到了Au-Cu，Au-Al和Cu-Al 原子對的相互作用參數(shù)。計算得到的結(jié)果與文獻(xiàn)中的相互作用參數(shù)比較吻合。然后再將這些相互作用參數(shù)代回到BWG模型中B2 → L21 有序轉(zhuǎn)變的平

4、衡條件，便得到了有序轉(zhuǎn)變溫度T2。并發(fā)現(xiàn)計算值與實驗值非常吻合。進(jìn)而通過計算繪制出了Au xCu0.75-xAl0.250.25

5、明顯的表面浮突產(chǎn)生，說明有馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。100℃保溫1h 后的樣品再淬入冰水中即可出現(xiàn)大量可見的表面浮突，證明其馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在冰點以上。而400℃保溫2h 后爐冷至室溫的樣品，無論淬入冰水或是液氮中均無任何可見的表面浮突產(chǎn)生。通過DSC 實驗確定了Au7Cu5Al4 合金的兩種馬氏體轉(zhuǎn)變溫度分別為-11℃和19℃。 對經(jīng)過三種不同熱處理的Au7Cu5Al4 合金進(jìn)行了XRD 實驗分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論哪種熱處理得到的組織都是由

6、BCC 母相（L21 結(jié)構(gòu)）與BCT 馬氏體相組成的。650℃淬火至液氮與100℃保溫1h 后再淬火得到的馬氏體的區(qū)別僅在于殘余BCC 母相的含量。由于在100℃進(jìn)行了保溫，使得母相的L21 有序化更加充分，因而有更多的母相轉(zhuǎn)變成了馬氏體相。而100℃時效后馬氏體轉(zhuǎn)變溫度升高也是這個原因造成的。 對400℃保溫2h 后爐冷的Au7Cu5Al4和Au2CuAl 兩種合金進(jìn)行了TEM 實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Au7Cu5Al4 合金中的BCT

7、 新相呈球狀彌散分布在BCC 母相的基體中。400℃保溫2h 后爐冷熱處理雖然能得到BCT 新相但是沒有馬氏體轉(zhuǎn)變，其發(fā)生原因就在于此。彌散的新相BCC 阻止了母相的馬氏體轉(zhuǎn)變。而對Au2CuAl 合金的TEM 實驗則發(fā)現(xiàn)了完全不同的微觀組織――一種規(guī)則排列的花紋圖樣。這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生可能分為兩步：首先，均勻過飽和BCC 結(jié)構(gòu)的母相通過切變轉(zhuǎn)變?yōu)锽CT 結(jié)構(gòu)的新相，然后再從BCT 結(jié)構(gòu)的新相中析出BCC 結(jié)構(gòu)的新相。由于先前切變轉(zhuǎn)變的殘余