Ti-50Ni 成分 质量百分比
C 0.011-0.019 Ni 54.6 Co<0.01 Cu <0.005 Cr<0.005 Fe<0.01 Nb<0.01
第二篇：Ti-Zr-Ni系三元准晶的成分特征研究
第４０卷２００４年７月
第７期６７７—６８２页
仓属学坂
ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ
Ｊｕｌｙ
Ｖ０１．４０２００４
ＮＯ．７ＰＰ．６７７—６８２
Ｔｉ—ｚｒ—Ｎｉ系三元准晶的成分特征研究
羌建兵?）
：Ｉｃ
黄火根?）王英敏?，ｚ）姜楠，）
董闯?，ｓ）
１）大连理工大学材料工程系，大连１１６０２４２）香港城市大学物理与材料科学系，香港
３）大连理工大学三束表面改性国家重点实验室，大连１１６０２４
摘要
系统研究了两个等电子浓度线（ｅ／ａ＝１．２０，１．２５）上Ｔｉ—ｚｒ—Ｎｉ铸态合金的组织与结构，发现吸铸法可在很宽的成分
区间（Ｔｉ。Ｚｒｌｏｏ一。１００一ｖＮｉｇ，４３．７５％≤。一＜８１．２５％，１７％ＳＹ≤２０％）内获得Ｔｉ—ｚ卜Ｎｉ准晶，其中，Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０为理想准晶成分，能形成长１５ｍｌＴｌ、直径６ｍｍ的单相准晶棒．准晶成分特征研究表明ｔＴｉ＿Ｚ卜Ｎｉ准晶系也具有与Ａｌ基三
元准晶系相似的相图特征．一方面，Ｔｉ－Ｚｒ—Ｎｉ准晶与其类似相一起构成准晶“等电子浓度线”现象；同时，三元准晶成分满足准晶“变电子浓度线”特征，形成准晶的理想成分Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０位于准晶等电子浓度线与变电子浓度线交点处．
关键词准晶，Ｔｉ—ｚ卜Ｎｉ合金，电子浓度
文献标识码
Ａ
中图法分类号ＴＧｌｌ５．２２
文章编号０４１２－１９６１（２００４）０７—０６７７一０６
ＣｏＭＰｏＳＩＴＩｏＮＡＬＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣｏＦＴＥＲＮＡＲＹＱＵＡＳＩＣＲＹＳＴＡＬＳＩＮＴｉ—Ｚｒ—ＮｉＳＹＳＴＥＭ
ＱＩＡＮＧＪｉａｎｂｉｎｇ¨，ＨＵＡＮＧＨｕｏｇｅｎｌ）．ｗＡＮＧＹｉｎｇｍｉｎｌ，２１。３ＩＡＮＧＮＱ静１，ＤｏＮＧＣｈｕａｎｇＩ渤１）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４
２）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｉｔｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏｎｇｋｏｎｇ，Ｈｏｎｇｋｏｎｇ
３）ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙＬａｓｅｒ，ＩｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍｓ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｄａｌｉａｎ
１１６０２４
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＱＩＡＮＧＪｉａｎｂｉｎｇ，扎ｆ？（０４１１）４７０８６１５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉａｎｇ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．Ｃ７２ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮｑｒｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｌＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５９９７１０１４１
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２００３－０７－２８．ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２００３一１１—０３
ＡＢｓＴＲＡＣＴ
Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉａｌｌｏｙｒｏｄｓａｌｏｎｇｔｗｏ
ｅａ—ｃｏｎｓｔａｎｔ
ｏｎ
ｌｉｎｅｓ（ｅ／ａ＝１．２０，１．２５）ｗｅｒｅ
ｕｓｉｎｇｓｕｃｔｉｏｎ－ｃａｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓａｒｅｆｏｒｍｅｄｏｖｅｒａｌａｒｇｅｒａｎｇｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，（Ｔｉ。Ｚｒｌ００一ｚ
ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ
ｔｈｅｓｅａＳ－ｃａｓｔａｌｌｏｙｓｓｈｏｗｓｔｈａｔＴｉ－Ｚｒ－Ｎｉ
ｔｈｅｍ，Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０ｉｓｔｈｅｉｄｅａｌｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ—ｆｏｒｍｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｗｈｅｒｅａ
ｎｅａｒｌｙｐｕｒｅｂｕｌｋｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｒｏｄ．６ｍｍｉｎｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄ１５ｍｍｉｎｌｅｎｇｔｈ．ｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅＴｉ－Ｚ卜ＮｉｓｙｓｔｅｍａｒｅｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｏｔｈｅＡｌ—ｂａｓｅｔｅｒｎａｒｙｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
１７％≤Ｙ≤２０％）．Ａｍｏｎｇ
１００一ⅣＮｂ（４３．７５％≤ｚ一＜８１．２５％，
ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｉｄｅａｌｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ—ｆｏｒｍｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｌｏｃａｔｅｄｔｈｅｃｒｏｓｓｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｔｗｏｓｐｅｃｉｆｉｃ１ｉｎｅｓ．ｔｅｒｍｅｄａｓｅａ—ｃｏｎｓｔａｎｔａｎｄｅ／ａ—ｖａｒｉａｎｔｌｉｎｅｓ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｆｅａｔｕｒｅｓｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｎｅｍｐｉｒｉｃａｌｃｒｉｔｅｒｉｏｎｆｏｒｍｉｎｇｔｅｒｎａｒｙｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ．
ａｔ
ＫＥＹ
ＷｏＲＤＳ
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ．Ｔｉ－Ｚｒ－Ｎｉａｌｌｏｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ａｌ基三元准晶系相图特征研究表明［１－－４Ｊ，三元准晶在相图上的分布满足一定规律．一方面，三元准晶与其晶体类似相一起位于同一等电子浓度线附近，其成分相区也沿该等电子浓度线方向伸展，构成准晶“等电子浓度线”
现象［１－２Ｊ．同时，三元准晶与二元准晶存在密切联系，它
“变电子浓度线”特征［３－４１，三元准晶的理想成分位于准
晶等电子浓度线和准晶变电子浓度线的交点附近，这就是
基于相图的三元准晶成分判据，它可用以优化准晶成分和发展新的准晶合金［４－５』．
Ｔｉ—Ｚｒ＿Ｎｉ准晶是过渡金属基准晶，其结构有序度
们同第三组元一起落在同一变电子浓度线上，形成准晶
高，并具备优良的储氢性能，可以用作储氢和燃料电池材
料Ⅳｊ，有很高的研究价值．
＋国家自然科学基金资助项目５９９７１０１４
收到初稿日期：２００３—０７－２８，收到修改稿日期：２００３—１１—０３作者简介：羌建兵，男，１９７３年生，讲师，博士
Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准晶最先由
Ｓｉｂｉｒｔｓｅｖ等ＩＳＪ及Ｍｏｌｏｌｍｎｏｖ等人【９ｊ用急冷甩带法
得到，其典型成分为Ｔｉ５３Ｚｒ２７Ｎｉ２０．Ｋｅｌｔｏｎ等人｜６Ｊ的
研究证实成分为Ｔｉ５３Ｚｒ２ｚＮｉ２０和Ｔｉ４５Ｚｒ３ｓＮｉｌ７的准晶薄带有一定的热力学稳定性，他们在特定工艺下对原
万方数据 万方数据
６７８金属学报４０卷始组织为Ｏｌ～Ｔｉ（Ｚｒ）和Ｃ１４混合物的Ｔｉ４５Ｚｒ３ｓＮｉｌ７和和成分分析，金相腐蚀试剂为氢氟酸硝酸水溶液，体积配Ｔｉ４１．５Ｚｒ４１．５Ｎｉｌ７铸态合金进行高真空退火６４ｈ，经固态比为ＨＦ：ＨＮ０３：Ｈ２０＝１：２：４．用标准双喷法在ＨＣｌ０４一相变获得了准晶相．但块状Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉ准晶样品的制备仍Ｃ２ＨｓＯＨ溶液中（体积比为１：８）制备透射电镜薄膜样十分困难［１０，１１】，且Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ系准晶的成分区域并未确品，在ＪＥＯＬ一１００ＣＸＩＩ型透射电镜上对其进行分析．定．本文根据Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉ准晶系的相图特征，设计出系列
Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ合金成分．用常规真空熔炼吸铸方法成功制备２实验结果与分析出块状Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准晶合金，系统研究了块状铸态Ｔｉ—Ｚ卜２．１１７％Ｎｉ等电子浓度线（ｅ／ａ－＇１．２５）上合金相结构Ｎｉ合金样品的组织与结构，确定出吸铸法形成Ｔｉ－Ｚｒ—ＮｉＸ射线衍射分析结果表明，１７％Ｎｉ系列成分中，位准晶合金的成分区域，并从相图特征出发，分析和讨论了于等电子浓度线两端的合金，如１—５号、１６和１７号等Ｔｉ－Ｚｒ—Ｎｉ准晶的成分特征．样品，形成了Ｚｒ２Ｎｉ或Ｔｉ２Ｎｉ与Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体的伪共晶１实验方法组织，几乎无准晶相的形成；而位于该等电子浓度线中间
沿１７％Ｎｉ（ｅ／ａ＝１．２５）和２０％Ｎｉ（ｅ／ａ＝１．２０）（原子区域的合金，都具有良好的准晶形成能力．图１是部分合分数，下同）两等电子浓度线选取成分（见表１，其中Ｔｉ，金的Ｘ射线衍射谱，其中，大部分衍射峰可用二十面体Ｚｒ，Ｎｉ的价电子贡献按＋１．５，＋１．５和０计扣Ｊ），用高纯准晶的Ｃａｈｎ指数法【１２Ｊ标定，表明这些合金中主要相是原料Ｔｉ，ｚｒ，Ｎｉ（纯度＞９９％）配制合金，在非自耗真空电二十面体准晶相（合金中准晶相的体积分数都高于８５％，弧炉中反复熔炼多次，得到成分均匀的合金铸锭．随后，称之为准晶合金，下同），而合金中的少量相是Ｃ１４Ｌａｖｅｓ用自制吸铸设备制备直径为６ｍｍ的圆柱状样品．整个相和Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体．由图１可知，１７％Ｎｉ等电子浓度样品熔制过程有纯Ａｒ气氛保护，合金样品总烧损率低于线上所有准晶合金中都有Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体生成，这意味着Ｏ．１％（质量分数）．１７％Ｎｉ等电子浓度线（ｅ／ａ＝１．２５）穿越了准晶与Ｔｉ（Ｚｒ）
用ＳｈｉｍａｄｚｕＸＲＤ一６０００Ｘ射线衍射仪（ＣｕＫ．辐固溶体相构成的两相区，即线上准品合金的化学组成相对射）测定合金样品的相组成，在带有能谱附件的ＪＥＯＬ一于准晶相区是富Ｔｉ（Ｚｒ）的．表１中列出了１７％Ｎｉ系列５６００ＬＶ型扫描电镜上对铸态合金腐蚀样品作形貌观察合金的相分析结果．
裹１Ｔｉ—ｚｒ—Ｎｉ合金的名义成分及其相组成
Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌａｎｄｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＴｉ—Ｚ卜Ｎｉａｌｌｏｙｓ（ｍｉｎｏｒｉｔｙｐｈａｓｅｓａｒｅｍａｒｋｅｄｂｙｕｎｄｅｒｌｉｎｅｓ）
Ｔｉａ３Ｎｉｌ７一Ｚｒ８３Ｎｉｌ７ｗｉｔｈｅ／ａ＝１．２５ｌｉｎｅＴｉｓｏＮｉ２０—Ｚｒ８０Ｎｉ２０ｗｉｔｈｅ／ａ＝１．２０ｌｉｎｅＳａｍｐｌｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＰｈａｓｅＳａｍｐｌｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＰｈａｓｅＮｏ．ａｔｏｍｉｃｆｒａｃｔｉｏｎ，％ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎＮｏ．ａｔｏｍｉｃｆｒａｃｔｉｏｎ，％ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ１Ｚｒ８３Ｎｉｌ７ｃ℃＋Ｚｒ２Ｎｉ１’ＺｒｓｏＮｉ２０Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ２ＴｉｇＺｒｖｓＮｉｌｖＺｒ２Ｎｉ＋ｃＥ掣ＴｉｓＺｒＴ５Ｎｉ２０Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ３ＴｉｌｏＺｒ７３Ｎｉｔ７Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ掣ＴｉｌｏＺｒＴｏＮｉ２０Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ＋口４ＴｉｌｓＺｒ６８ＮｉｌｙＺｒ２Ｎｉ＋ｎ＋口∥ＴｉｌｓＺｒ６５Ｎｉ２０Ｚｒ２Ｎｉ＋卢＋ＯＬ＋！５Ｔｉ２０Ｚｒｅ３Ｎｉｌ７Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ＋口ＦＴｉ２０Ｚｒ６０Ｎｉ２０Ｚｒ２Ｎｉ＋Ｉ＋ａ＋口６Ｔｉ２５ＺｒｓｓＮｉｔ７Ｚｒ２Ｎｉ＋Ｉ＋ａ＋ｐ分Ｔｉ２５Ｚｒ５５Ｎｉ２０Ｉ＋Ｉ’＋Ｚｒ２Ｎｉ＋ａ＋ｐ７Ｔｉ３０ＺｒｓａＮｉｌ７Ｉ＋Ｚｒ２Ｎｉ＋ｇ＋ｐｒＴｉ３０ＺｒｓｏＮｉ２０Ｉ＋＿Ｚｒ２Ｎｉ＋ｄ＿＋星＋业８Ｔｉ３５Ｚｒ４８Ｎｉｌ７Ｉ＋ｇ＋卢掣Ｔｉ３５Ｚｒ４５Ｎｉ２０Ｉ＋ａ９Ｔｉ４０Ｚｒ４３Ｎｉｌ７Ｉ＋垒矿Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０Ｉ加Ｔｉ４５Ｚｒｓ８Ｎｉｌ７Ｉ＋垡＋！：丝如Ｔｉ４５Ｚｒ３５Ｎｉ２０Ｉ＋ｎｎＴｉｓｏＺｒ３３Ｎｉｌ７Ｉ＋垡＋她ｎＴｉｓｏＺｒ３０Ｎｉ２０Ｉ＋垡挖ＴｉｓｓＺｒ２８Ｎｉｌ７Ｉ＋垒他Ｔｉ５５Ｚｒ２５Ｎｉ２０Ｉ＋ａｎＴｉ６０Ｚｒ２３Ｎｉｌ７Ｉ＋垡ｎＴｉ６０Ｚｒ２０Ｎｉ２０Ｉ＋ａＭＴｉ６５Ｚｒｌ８Ｎｉｌ７Ｉ＋垡＋！：丝ＭＴｉ６５Ｚｒｌ５Ｎｉ２０Ｉ＋垒＋！地坫ＴｉＴｏＺｒｌ３Ｎｉｌ７Ｉ＋垡＋！：丝坫ＴｉＴｏＺｒｌｏＮｉ２０Ｔｉ２Ｎｉ＋ａ＋Ｉ璩Ｔｉ７５ＺｒａＮｉｌ７ａ＋Ｔｉ２Ｎｉ媳Ｔｉ７５ＺｒｇＮｉ２０ａ＋Ｔｉ２Ｎｉ＂Ｔｉ８３Ｎｉｌ７ａ＋Ｔｉ２Ｎｉ＂ＴｉａｏＮｉ２０ｃＹ＋Ｔｉ２ＮｉＮｏｔｅ：ＩａｎｄＩ’——Ｉｃ０８ａｈｅｄｒｏｎｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｓｉｌａｔｔｉｃｅｃｏｎｓｔａｎｔｓ
万 万方数据方数据
７期羌建兵等：Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉ系三元准晶的成分特征研究
６７９
圈１
１７％Ｎｉ系列（ｅ／ａ：１．２５）铸态准晶合金的ｘ射线衍射谱
Ｆｉｇ．１
ＸＲＤ
ｐａｔｔｅｒｎｓ
ｏｆｔｈｅａｓ＿－ｃａｓｔ
Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉ（１７％Ｎｉ）
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
ａｌｌｏｙｓ（ｅ／ａ－－－１．２５）
２．２
２０％Ｎｉ等电子浓度线（ｅ／ａ－－－－１．２０）上合金
相结构
与ｅ／ａ＝１．２５等电子浓度线相似，在２０％Ｎｉ等电子浓度线系列合金上的ＺｒｓｏＮｉ２０成分处，生成了由Ｚｒ２Ｎｉ（Ａ１２Ｃｕ型）与ａ—Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体构成的共晶组织，随着合金的Ｔｉ组元含量递增，Ａ１２Ｃｕ型（Ｚｒ／Ｔｉ）２Ｎｉ相和ｎ—Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体的点阵参数逐渐变小．在Ｔｉｌ５Ｚｒ６５Ｎｉ２０成分点附近，合金中开始出现二十面体准晶相．至Ｔｉ３０ＺｒｓｏＮｉ２０处，准晶已成为合金的主要组成相．在Ｔｉ３５Ｚｒ４５Ｎｉ２０－－Ｔｉ６５Ｚｒｌ５Ｎｉ２０的成分区间内，都
可形成高质量的铸态块状准晶合金．其中，Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０
是最佳成分，在该处形成了几乎完全单相的准晶合金．偏离这一理想成分，常有少量的Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体和Ｃ１４相与准晶相共生．图２是２０％Ｎｉ准晶合金的Ｘ射线衍射谱．当合金中Ｔｉ含量增大到７０％时，合金中将有面心立方（Ｔｉ，Ｚｒ）２Ｎｉ相大量生成，此时准晶相含量已急剧下降．在Ｔｉ８０Ｎｉ２０附近，形成了由（Ｔｉ，Ｚｒ）２Ｎｉ相与Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体构成的共晶组织，准晶相完全消失．２０％Ｎｉ系列合
金相组成的全部信息也列于表１中．
万
万方数据
方数据囝２
２０％Ｎｉ系列（ｅ／ａ＝１．２０）铸态准晶合金的ｘ射线衍射谱
Ｆｉｇ?２
ＸＲＤ
ｐａｔｔｅｒｎｓ
ｏｆｔｈｅ
ａｓ—ｃａｓｔ
Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉ（２０％Ｎｉ）
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
ａｌｌｏｙｓ（ｅ／ａ＝１．２０）
Ｘ射线衍射结果显示：吸铸法能在较宽的成分区间内获得Ｔｉ＿Ｚ卜Ｎｉ准晶相，由于这些准晶相的化学组成不ｒｉｍ之间．
２０％Ｎｉ
准晶合金共有两种特征组织．一种是
明该相为简单型二十面体准品，其中无明显畸变发生．在
明场像中，Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准晶出现斑点状衬度，倾转样品时
尽相同，其准点阵常数值也不一样．根据能谱测试结果，２０％Ｎｉ线上８’一１４’号样品中准晶相的化学组成基本与
合金的名义成分相同，结合准晶相的衍射数据，可得到准
晶相三强峰（１８／２９，２０／３２和５２／ｓ４峰）对应的晶面间距ｄ值随相成分的变化趋势（图３）．一般的，Ｔｉ—ｚｒ—Ｎｉ准晶的准点阵常数ａＲ会随着合金中大原子Ｚｒ含量的增加而增大，其值介于０．５０５—０．５２６Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０合金的单相准晶合金形貌，其二次电子像
没有明显衬度；另一种为偏离Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０理想成分点的准晶合金，其中形成的是准晶加少量晶体相的混合组
织．透射电镜研究结果与此一致．图４是Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０
单相准晶的明场像和选区电子衍射花样．电子衍射结果表
衬度无明显变化，这种衬度的形成机制须进一步研究．在偏离理想成分Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０的准晶合金中，常有Ｔｉ（Ｚｒ）
６８０
金属学报
４０卷
有晶体学取向关系，没有发现六角ＯＬ—Ｔｉ（Ｚｒ）相与准晶间
的结构联系．图５是Ｔｉ６０Ｚｒ２０Ｎｉ２０准晶合金的明场像和
电子衍射花样，该合金中有少量的ＯＬ—Ｔｉ（Ｚｒ）和Ｃ１４相
与准晶共存，其中，
Ｃ１４相与准晶相间的取向关系为：
（０１０）Ｃ１４Ⅳ（５－ｆｏｌｄ）ｉ，｛００４｝Ｃ１４Ⅳ｛２０／３２｝ｉ．图６为
Ｔｉ３０Ｚｒ５０Ｎｉ２０合金两相组织（卢－Ｔｉ（Ｚｒ）＋Ｉ）的明场像和
电子衍射谱，
卢一Ｔｉ（Ｚｒ）相与准晶相间的取向关系为；
（００１）口Ⅳ（ｐｓｅｕｄｏ一２一ｆｏｌｄ）ｉ，｛１１０）卢Ⅳ｛ｌｓ／２９｝ｉ．
２．３
Ｔｉ－Ｚｒ－Ｎｉ准晶相成分特征
１７％Ｎｉ和２０％Ｎｉ等电子浓度线研究表明：吸铸
法可在很宽的成分范围内获得Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准晶相，准
晶合金的形成区间为（Ｔｉ。Ｚｒｌｏｏ一。１００一＂ＮｉⅣ（４３．７５％≤
圈３
Ｔｉ。Ｚｒ８０一￡Ｎｉ２０系列准晶的三强峰（１８／２９，２０／３２和５２／８４）对应的晶面间距值
Ｔｈｅｓｐａｃｉｎｇｔｈｒｅｅ
ｚ≤８１．２５％，ｙ＝１７％，２０％），其中，Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０处可形成单相准晶合金，是形成Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉ准晶的最佳成分
点．图７是Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ合金系的成分图，图中标出了各合
Ｆｉｇ．３
ｖａｌｕｅｓ（ｄ）ｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＸＲＤｆｏｒｔｈｅ
ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ
ｐｅａｋｓ（１８／２９，２０／３２
ａｎｄ
５２／８４
ｐｅａｋ）ｏｆＴｉｚＺｒ８０—ｇＮｉ２０ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ
金相的位置，包括Ｔｉ—Ｚｒ＿Ｎｉ准晶的成分区及２０％Ｎｉ等电子浓度线（ｅ／ａ＝１．２０）．由图可见，１／１准晶类似相（ｗ相）和Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉ准晶都位于ｅ／ａ＝１．２０等电子浓度线附
近，且三元准晶的成分区也沿着该等电子浓度线伸展，显
固溶体和Ｃ１４相与准晶共生．富Ｔｉ准晶合金中的Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体主要以ａ－Ｔｉ（Ｚｒ）六角相形式存在，而在富ｚｒ的准晶合金中，Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体多以体心立方３－Ｔｉ（Ｚｒ）相
形式存在．与Ｃ１４相类似，
示出了与Ａｌ基三元准晶系相图相近的准晶“等电子浓度
线”特征，它同样可以反映出Ｔｉ－Ｚｒ—Ｎｉ准晶与其类似相
ｐ—Ｔｉ（Ｚｒ）相与准晶相间常
图４
Ｆｉｇ?４
Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０准晶合金的明场像和选区电子衍射谱
ｐａｔｔｅｒｎｓ
ＢｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄｉｍａｇｅａｎｄＳＡＥＤ
ｆｉｅｌｄ
ｏｆｔｈｅ
ａｓ－ｃａｓｔＴｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０ｂｕｌｋｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ
ｏｆ
（ａ）ｂｒｉｇｈｔｉｍａｇｅ（ｂ）ＥＤＰ
ｏｆ
５－ｆｏｌｄ（ｃ）ＥＤＰ３－ｆｏｌｄ（ｄ）ＥＤＰ
ｏｆ２－ｆｏｌｄ
ＳＡＥＤ
万方数据 万方数据
７期羌建兵等：Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉ系三元准晶的成分特征研究
６８１
圉５
Ｔｉ６５Ｚｒｌ５Ｎｉ２０准晶合金的明场像和选区电子衍射谱
Ｆｉｇ．５
Ｂｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄｉｍａｇｅｓ
ａｎｄＳＡＥＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｅ
ａｓ—
ｃａｓｔ
Ｔｉ６５Ｚｒｌ５Ｎｉ２０ａｌｌｏｙ
（ａ）ａ—Ｔｉ（ｚｒ）（ｇｒａｙ）＋Ｉ—ｐｈａｓｅ
（ｂ）Ｃ１４（ｄａｒｋ）＋Ｉ—
ｐｈａｓｅ
在原子／电子结构上的相关性［１３，１４Ｊ．不同的是，
Ａｌ
系准晶相图中准晶“等电子浓度线”的两端点（即与二元子系统的交点）处都有二元准晶类似相形成，而Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ系ｅ／ａ＝１．２０等电子浓度线的端点（成分为Ｔｉ８０Ｎｉ２０和Ｚｒｓ０Ｎｉ２０）处并无合金相存在，本文的实验结果也证实这些成分点处只形成了由Ｔｉ（Ｚｒ）固溶体与Ｔｉ２Ｎｉ（或
Ｚｒ２Ｎｉ）相构成的伪共晶组织．
另一方面，Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准晶的理想成分符合三元准晶系相图的“变电子浓度线”特征，即Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０准晶成分点还落在由二元准晶和第三组元定义的准晶变电子浓度线上．如图７所示，
Ｔｉ—Ｚｒ＿Ｎｉ准晶中存在两条准
晶变电子浓度线，分别由Ｔｉ２Ｎｉ－Ｚｒ和Ｚｒ２Ｎｉ—Ｔｉ定义，
这里，Ｔｉ２Ｎｉ为二元亚稳准晶成分［１５，１６１，而Ｚｒ２Ｎｉ合
金在快冷下可形成Ｔｉ２Ｎｉ型立方相结构，它在原子结构
万
万方数据
方数据上与二元准晶密切相关［１引．Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ催晶的理想成分
Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０就位于ｅ／ａ＝１．２０等电子浓度线与这两条
准晶变电子浓度线交点处．最近研究表明，三元准晶系的“变电子浓度线”特征实际反映的是二十面体基础团簇发展形成稳定三元准晶或大单胞类似相的生长路径【１８｜．
图６
Ｔｉ３０ＺｒｓｏＮｉ２０准晶合金的明场像和选区电子衍射谱
Ｆｉｇ．６
ＢｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄｉｍａｇｅａｎｄＳＡＥＤ
ｐａｔｔｅｒｎｓ
ｏｆｔｈｅ
ａｓ—
ｃａｓｔ
Ｔｉ３０Ｚｒ５０Ｎｉ２０ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅｐｈａｓｅｓ
ａｒｅ
ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ
ａｓ
ｔｈｅ卢一Ｔｉ（Ｚｒ）（ｄａｒｋ）＋Ｉ—ｐｈａｓｅ
ｗｈｉｃｈｈａｖｅ
ｏｒｉｅｎ－
ｔａｔｉｏｎ
ｏｆ（００１）ＺⅣ（ｐｓｅｕｄｏ一２一ｆｏｌｄ），；ａｎｄ｛１１０）口Ⅳ｛１８／２９｝ｉ
Ａｔｏｍｉｃ
ｆｍｏｔｉｏｎ．％
图７Ｔｉ－Ｚｒ—Ｎｉ系成分相图
Ｆｉｇ．７
Ｔｅｒｎａｒｙ
ｐｈａｓｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｓｅｃｔｉｏｎ
ｆｏｒ
Ｔｉ—Ｚｒ—Ｎｉａ１．
１０ｙｓ（ｔｈｅｄｏｔ—ｄａｓｈｌｉｎｅｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅ
ｐｈａｓｅ
ｆｉｅｌｄ
ｏｆ
Ｔｉ—ｚｒ—Ｎｉ
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓｒｅｖｅａｌｅｄｂｙｔｈｉｓ
ｗｏｒｋ）．
Ｔｈｅ
ｉｄｅａｌ
ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ—ｆｏｒｍｉｎｇ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｉ—
Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０ｔｏ
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ｌｉｎｅｓ
６８２
金属学报
４０卷
３结论
吸铸法可在很宽的成分区间（Ｔｉ。Ｚｒｌ００一。）１００一ｇＮｉｇ，４３．７５％≤。一＜８１．２５％，１７％≤Ｙ≤２０％）内获得Ｔｉ—ｚ卜Ｎｉ准晶合金．Ｔｉ－Ｚｒ－Ｎｉ准晶的成分特征研究表明：以
过渡金属为基的Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉ准晶系也具有与Ａｌ基三元准晶相似的相图特征，一方面，Ｔｉ—Ｚ卜Ｎｉ准品与其类似相一起构成准晶“等电子浓度线”现象；同时，三元准晶成
分满足准晶“变电子浓度线”特征，形成准晶的理想成分
Ｔｉ４０Ｚｒ４０Ｎｉ２０位于准晶等电子浓度线与变电子浓度线交点处，其电子浓度为１．２０．
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Ti-Zr-Ni系三元准晶的成分特征研究
作者：
作者单位：羌建兵， 黄火根， 王英敏， 姜楠， 董闯羌建兵,黄火根,姜楠(大连理工大学材料工程系,大连,116024)， 王英敏(大连理工大学材料
工程系,大连,116024;香港城市大学物理与材料科学系,香港)， 董闯(大连理工大学材料工
程系,大连,116024;大连理工大学三束表面改性国家重点实验室,大连,116024)
金属学报
ACTA METALLURGICA SINICA
2004,40(7)
5次刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
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本文链接：http://d..cn/Periodical_jsxb200407002.aspx