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关键词： 二元合金   惰性阳极   铝电解   电化学腐蚀  

摘要： 目前铝电解采用炭素材料作为阳极进行金属铝的冶炼,在电解过程中,消耗大量优质炭素材料的同时,排放大量的温室气体CO2、CF4和C2F6等。若采用惰性阳极替代炭素阳极,阳极释放氧气,可以有效地减少温室气体的排放,实现铝电解绿色可持续发展。因此,开发惰性阳极成为铝电解行业研究的重点。本文采用真空熔炼法制备Fe-Ni/Fe-Cr/Ni-Cr二元合金,研究其作为惰性阳极材料在铝电解质熔盐中的腐蚀性能。论文通过线性伏安扫描法,交流阻抗,计时电位对合金在 800℃ 的 9.4wt.%NaF-33.6wt.%KF-52wt.%AlF3-5wt.%Al2O3 熔盐中的电化学行为进行了研究,结合X射线衍射仪、扫描电镜、化学分析对电化学反应后合金阳极,及其反应产物进行形貌和物相分析,总结了 Fe-Ni/Fe-Cr/Ni-Cr二元合金在NaF-KF-AlF3-Al2O3熔盐中的腐蚀规律。研究结果表明,Fe-Ni合金在800℃的NaF-KF-AlF3-Al2O3熔盐中的自腐蚀电位在1.08-1.22 V之间,其中50Fe-50Ni的自腐蚀电流密度最大。交流阻抗结果表明,Fe-Ni合金在熔盐中会发生局部腐蚀,其中局部腐蚀区域的电荷转移电阻会随着Ni含量的增加逐渐增大。当Ni含量超过57%时,电荷转移电阻会减小,表明此时合金局部腐蚀趋势减弱,合金具有较好的耐氟化物熔盐腐蚀能力。线性伏安曲线结果表明,随着电压的增大,在所有比例的Fe-Ni合金表面铁发生活性溶解,当氧气析出后,合金表面形成了钝化膜。对Fe-Ni合金进行预氧化处理,合金表面由NiFe2O4、Fe2O3和NiO构成氧化膜。交流阻抗结果表明,预氧化的Fe-Ni合金在熔盐中同样会发生局部腐蚀。线性伏安曲线表明只有当氧气析出后,预氧化的Fe-Ni合金表面发生钝化反应。采用计时电位法对Fe-Ni合金电解3 h,得到的铝产品的最佳纯度为98.69%。Fe-Cr合金在800℃的AlF3-NaF-KF-Al2O3熔盐中的自腐蚀电位在0.98-1.07 V之间,其中75Fe-25Cr合金的自腐蚀电流密度最小。交流阻抗结果表明,Fe-Cr合金在熔盐中会发生局部腐蚀,在75Fe-25Cr合金上,电荷转移电阻达到最大值,合金具有较好的耐氟化物熔盐腐蚀能力。线性伏安曲线结果表明,当氧气析出后,合金表面形成了钝化膜。对Fe-Cr合金进行预氧化处理,合金表面生成一层由Fe2O3、Cr2O3组成的氧化膜。交流阻抗结果表明,预氧化的Fe-Cr合金在熔盐中同样会发生局部腐蚀。线性伏安曲线表明当氧气析出后,预氧化的Fe-Cr合金表面发生钝化反应。采用计时电位法对Fe-Cr合金电解3 h,60Fe-40Cr合金的槽电压在电解2h后出现大幅度的上升,其他合金的槽电压较为稳定,电解得到的铝产品最佳纯度为98.12%。Ni-Cr合金在800℃CAlF3-NaF-KF-Al2O3熔盐中自腐蚀电位分别为0.98 V和1.22 V,其中75Ni-25Cr合金的自腐蚀电流密度最小。交流阻抗结果表明,Ni-Cr合金在熔盐中会发生局部腐蚀,75Ni-25Cr合金的电荷转移电阻较大,合金具有较好的耐氟化物熔盐腐蚀能力。线性伏安曲线结果表明,随着电位的增大85Ni-15Cr合金发生活性溶解。当氧气析出后,75Ni-25Cr合金表面形成了钝化膜。对Ni-Cr合金进行预氧化处理,合金表面会形成Cr2O3氧化膜。交流阻抗结果表明预氧化的Ni-Cr合金在熔盐中同样会发生局部腐蚀。线性伏安曲线结果表明,随着电位的增大,Ni-Cr合金表面发生活性溶解,当氧气析出后,预氧化的Ni-Cr合金表面发生钝化反应。采用计时电位法对Ni-Cr合金电解3 h,铝产品的最佳纯度为97.12%。

关键词： 合集   宾组卜辞   国族   分类   系联排谱  

摘要： 国族(方国部族)是商代甲骨文、青铜器铭文以及考古学文化研究等都要涉及的问题。在甲骨学的基础研究方面,对不同组类国族材料的系统整理,是其难点之一。殷人信奉鬼神,崇尚占卜,因而甲骨文所记录的内容极其丰富。宾组卜辞是《甲骨文合集》(以下简称《合集》)中数量最多的一组,该组各类甲骨的刻写时代大致处于武丁执政的中期到祖庚时期(下限有可能延至祖甲早期),其中有关方国部族的辞例比较多。从以往的研究看,现在仍然缺乏对宾组卜辞中国族材料的系统整理,且对宾组卜辞分类成果的运用也不够到位。因此,本文将按一定标准对《合集》中19388片宾组卜辞所见的国族材料进行系统搜集、分类整理并对一些重要国族的材料进行排谱系联。本文主要分为四个部分:绪论主要是解释了国族的概念并拟定出判断国族的四个标准,并对一百多年来学界关于国族的研究进行了回顾;第一章对《合集》和宾组卜辞相关情况进行了介绍,并讨论了采用宾组卜辞分类成果的必要性和重要价值;第二章主要是对《合集》中宾组卜辞的四个亚类的国族材料进行了分别整理,包括了数据统计、各国族辞例涉及主要内容、可系联国族与人物等;第三章对雀、祭、敖、奠、曼、虢、灷、龙方、画、兒、旁方等重要国族的材料进行了系联排谱,讨论了各国族的地望、主要史迹及对外关系等问题。对《合集》中宾组卜辞所见国族材料的系统整理与研究,一方面为殷商时期国族研究提供全面、系统且时代较为明确的原始材料,另一方面,也深化了对卜辞中相关国族问题的认识。

关键词： 2A12铝合金   模铸   冷料   晶粒细化  

摘要： 2A12铝合金广泛应用于航天、航空、船舶、军工等各个领域,在其铸造凝固过程中,获得均匀、细小的等轴晶组织显得尤为重要。由于2A12铝合金中元素含量较高,特别是在铸造生产大尺寸铸锭时,宏观偏析无法避免,极易出现粗大的柱状晶和等轴晶,而且内外分布不均,而造成此现象的根本原因是铸锭凝固时内外温度差较大。因此,本文通过在2A12铝合金熔体心部插入2A12铝合金挤压棒材冷料来改变熔体温度场,保持冷料保温静置不同时间获得铸锭,研究2A12冷料对铸锭凝固组织与性能的影响,同时探讨心部冷料细化晶粒的机制。本文主要研究内容包括:(1)在2A12铝合金熔体心部插入φ20mm冷料,静置不同时间,研究其熔化状态对模铸铸锭组织的影响,探讨φ20mm冷料细化晶粒的机制。(2)在2A12铝合金熔体心部插入φ10mm冷料,静置不同时间,研究其熔化状态对模铸铸锭组织与性能的影响,探讨φ10mm冷料细化晶粒的机制。研究结果表明:(1)在熔体心部插入φ20mm的冷料,当保温静置时间较短时,冷料未完全熔化,冷料周边形成粗大的柱状晶过渡区,随着保温静置时间的延长,冷料逐渐熔化,柱状晶过渡区和铸锭边部的晶粒逐渐变得细小,直至冷料和柱状晶完全熔化,铸锭的晶粒为细小均匀的等轴晶。(2)在熔体心部插入φ 10mm的冷料,随着保温静置时间的延长,冷料逐渐熔化,铸锭的晶粒逐渐变得细小均匀,但是继续延长保温时间,铸锭的晶粒呈现长大趋势。(3)在熔体心部插入φ20mm冷料后,由于液固比较低,熔体温度大幅度降低,从而使熔体初步结晶,之后保温过程中熔体温度回升,柱状晶与冷料共同熔化提供形核质点;而插入φ10mm冷料时,液固比高,冷料不足以使熔体的温度降至液相线以下,不会发生熔体的初步结晶,增加的形核质点全部来源于熔化的冷料。(4)φ10mm冷料对铸锭晶粒的细化作用提升了铸锭的力学性能,静置5s时铸锭的力学性能最高,抗拉强度、屈服强度和延伸率比常规铸锭分别提高了 1 7.5%、7.3%和40.7%,随着静置时间的延长,力学性能有所降低。(5)在常规铸锭和插入冷料静置不同时间的铸锭中,均观察到由粗枝晶和细枝晶组成的双枝晶组织,而且Cu和Mg元素在细枝晶组织的含量高于在粗枝晶组织的含量。(6)2A12铝合金冷料细化晶粒的机制主要有三种:降低过热度、提高冷却速率和提供大量的异质形核质点。

关键词： 铝合金   平面凝固   数值模拟   铸造复合   7050铝合金  

摘要： 本文基于定向凝固理念,开发了适用于制备大截面尺寸高强铝合金的平面凝固铸造系统;采用数值模拟和试验相结合的方法,研究了铝合金铸锭在平面凝固铸造过程中的温度场和速度场;确定了冷却水压、布流方式、布流口移动速度、铸造速度等工艺参数对各物理场和铸锭凝固组织的影响规律,最终确定了实现平面凝固铸造的工艺全套参数。该研究为高合金化大尺寸锭坯及层状复合板坯的制备提供了更加高效、经济的新方法。 为了实现平面凝固铸造过程中流体流动、热量传输的动态演化过程的数值模拟,首先建立了喷雾冷却时换热系数的反算模型,对换热系数与冷却水压和冷却面温度之间的关系进行研究。结果表明换热系数随冷却面温度的降低先升后降;随着冷却水压的升高,气膜沸腾和冷却对流阶段的换热系数等比例增加,但核态沸腾阶段的增幅较小。 提出了用于确保高合金化铝合金平面凝固铸造过程顺利进行的新方法,即“铺铝”法,为了保证冷却板抽出后,铸锭成功转入水雾冷却,在铸造前期采用工纯铝进行铺底,模拟结果表明适宜的铺底浇注速度为10～15 mm/min,铺底高度为15～25 mm。 建立了描述铝合金平面凝固铸造过程的多物理场耦合模型,详细研究了浇铸速度、浇铸温度和冷却水压对铸锭温度场的影响,结果表明,凝固前沿上升速度受铸造速度、铸造温度影响较小,受冷却水压影响较大,与冷却水压基本为线性关系。 提出了用于大截面尺寸平面凝固铸造的新方法,即移动式布流法,通过比较固定式中心布流、固定式两侧布流、移动式集中布流和移动式分散布流四种布流方式下铸锭的温度场和速度场,确定移动式分散布流时铸锭的温度最均匀,凝固前沿的高度差小于2mm;考察了布流口移动速度对铸锭温度场和速度场的影响,确定的最佳速度为0.04 m/s。 根据以上数值模拟和实验研究的结果,设计和制造了具有工业应用价值的平面凝固装置,包括移动式分散布流盘、分流系统,铸造箱、冷却底板及液压下降装置,横动式水雾系统。 采用大截面尺寸平面凝固铸造设备制备了 1070/7050铝合金复合铸锭,复合界面清晰、平直、无缺陷,铸锭的组织均匀。7050铝合金部分的宏观偏析较小,轧制并固溶时效处理后(T77态)抗拉强度可达586 MPa,屈服强度达到549MPa,伸长率达到9.7%,整体性能达到AMS4342E标准。 采用大截面尺寸动态布流平面凝固铸造设备成功制备了 5456/7055铝合金复合铸锭。复合铸锭界面清晰、平直、无缺陷,两种合金实现了冶金结合。

关键词： 离心铸造   冷轧变形   微观组织   力学性能   梯度变化  

摘要： Mg-Li合金是目前最轻的金属结构材料,具有高比刚度和比强度、塑性好以及良好的抗震性能和抗高能晶粒穿透能力等特点,在航空航天、电器与通信、国防科技、体育器材和3C产业等领域具有广阔的应用前景。双相(α-Mg+β-Li)Mg-Li合金中的α-Mg相有利于提高强度,β-Li相有利于改善塑性,因此由α-Mg相与β-Li相构成的复合结构赋予了双相Mg-Li合金相对优异的综合性能,这使得双相Mg-Li合金成为研究热点。本实验通过离心铸造方法制备出了具有梯度组织特征的Mg-Li二元合金材料,并对离心铸态合金进行50%冷轧变形,系统研究和分析了离心铸造态与冷轧变形态Mg-Li二元合金的微观组织与力学性能。该研究揭示了两相的含量、分布等两相结构匹配关系对合金的宏观力学性能和成形性能的影响规律,这对后续双相Mg-Li合金的微观结构设计和力学性能调控具有重要的指导意义。通过本文研究,主要取得以下结论:(1)300r/min、600r/min和900r/min离心铸造态和50%冷轧变形态Mg-8.5Li二元合金的微观组织沿离心半径增大方向都呈梯度变化规律:在沿着离心半径增大方向α-Mg相体积分数逐渐增大,β-Li相体积分数逐渐减小。离心转速从300r/min增加到600r/min时,这种梯度变化规律变得更明显;离心转速从600r/min增加到900r/min时,这种梯度变化规律有所下降。(2)300r/min、600r/min和900r/min离心铸造态和50%冷轧变形态Mg-8.5Li二元合金的抗拉强度、屈服强度在沿着离心半径增大方向呈逐渐增大的梯度变化规律,离心铸造态合金的延伸率在沿着离心半径增大方向大体呈逐渐增加的梯度变化规律,冷轧变形态延伸率没有变化规律。离心铸造50%冷轧变形态Mg-8.5Li合金的力学性能要比对应的相同转速离心铸造态Mg-8.5Li合金好,除了冷轧态600r/min近心端外所有冷轧态延伸率都低于对应的铸造态。冷轧变形能够保持离心铸造态力学性能的梯度变化规律和提高合金的力学性能,但对于延伸率的影响不明显。(3)与重力铸造Mg-8.5Li合金相比,离心铸造Mg-8.5Li合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都得到了提高,其中900r/min离心铸造Mg-8.5Li合金远心端的抗拉强度和延伸率更是提高到了142MPa和18.8%。与重力铸造50%冷轧变形Mg-8.5Li合金相比,离心铸造50%冷轧变形态Mg-8.5Li合金的抗拉强度、屈服强度都得到了提高,延伸率基本降低,其中600r/min离心铸造50%冷轧变形Mg-8.5Li合金远心端的抗拉强度达到了211.2MPa,延伸率为7%。(4)离心铸造成型过程中,熔体受到离心力、粘性力、排斥力和激振力等的共同作用,使熔体中的溶质产生偏聚与偏析使合金的组织出现梯度变化,同时熔体中的枝晶生长受到抑制,自发形核数和晶粒数增加,晶粒得到细化,从而提高了合金的综合性能。α-Mg相和β-Li相在合金中的分布对合金的力学性能产生重要影响,α-Mg相增加、β-Li相减少时,合金的力学性能提高,反之则降低。

关键词： 锌基合金   真空蒸馏   气液相平衡   热力学模型  

摘要： 真空蒸馏具有流程短、无污染、设备简单、金属回收率高等优点而被广泛应用于有色金属合金的分离提纯。分离系数只能粗略地判断合金的分离程度,难以为合金的分离提供比较准确的实验条件信息(如温度、压强等),因此需要开展气-液相平衡(Vapor-Liquid Equilibrium,VLE)研究,预测真空蒸馏过程中合金组元在某一温度和压强下气相和液相的分布情况,为真空蒸馏高效分离合金提供理论指导。本文首先采用Wilson方程、分子相互作用体积模型(MIVM)、亚正规溶液模型(SRSM)以及正规溶液模型(RSM)分别计算了Zn-X(X=Ni、Ag、Al、Sn、Bi)锌基二元合金组元的活度,并计算了模型的预测偏差。结果表明Wilson方程计算组元活度的平均标准偏差和平均相对偏差最小,分别为±0.012、3.460%。然后采用Wilson方程计算了真空蒸馏条件下的Zn-X(X=Ni、Ag、Al、Sn、Bi)二元合金体系的气-液相平衡数据,绘制了气-液平衡相图(T-x-y图)。以气-液平衡相图及真空蒸馏理论为指导,开展了Zn-Ni、Zn-Ag二元合金的真空蒸馏实验。结果表明,对于Zn-Ni合金,当温度达到1573K时,残留物镍纯度达到99.5%以上;对于Zn-Ag合金,当温度达到1373K时,银纯度达到99.99%以上。通过分析实验后所得的残留物和挥发物的含量,得到了5～10Pa条件下合金组元在气相和液相的分布情况。运用Herington test和Van Ness test两种热力学一致性检验方法分别对VLE的计算值和实验值进行了热力学一致性检验,结果表明实验值和计算值都符合热力学一致性。实验数据与理论计算值的对比分析结果表明:实验值与计算值能够基本吻合。通过实验获得的VLE数据与利用Wilson方程计算得到的T-x-y相图对比可知,实验点的变化趋势与理论值的变化趋势基本一致,表明利用Wilson方程计算出的VLE数据及相图可以对真空蒸馏分离合金起到指导作用,本研究不仅丰富了锌基二元合金体系的热力学数据、完善了真空蒸馏基础理论,同时为锌基合金的高效分离提供了理论支撑。

关键词： 锆铝合金   热轧   球化   动态析出   显微组织   力学性能  

摘要： 锆(Zr)及其合金因具有低的热中子吸收截面和优异的耐腐蚀性能而作为结构材料广泛的应用于核电工业以及化工行业。Zr还具有比铁(Fe)低的密度、比钛(Ti)小的热膨胀系数、良好的生物兼容性、无磁和高熔点等特点,可作为结构材料应用于航空航天、船舶以及生物医疗等行业。然而,现有的Zr合金主要作为核燃料包壳材料而开发。因为受到热中子经济性以及耐腐蚀性等因素的限制,核用Zr合金的合金元素种类和含量受到了极大的限制,导致其力学性能难以提高。此外,用于制备核用Zr合金的原子能级海绵锆价格昂贵,限制了核用Zr合金在核电工业以外其他行业的应用。铝(Al)是一种含量丰富的、廉价的工业金属,被广泛的用作合金元素添加到Ti中,强化Ti合金。Zr与Ti属于同族元素,最外层电子排布相同,理化性质相似。鉴于Al在Ti中具有较好的强化效果,其对Zr也可能具有较好的强化效果。此外,Al是一种α相稳定元素,可以显著的提高Zr的相变温度,从而有利于Zr在较高温度下通过变形获得综合力学性能较好的球化组织。因此,选取Al作为合金元素,以廉价的、未经锆铪(Hf)分离工艺冶炼的工业纯锆作为原材料制备ZrAl合金,系统的研究ZrAl合金一系列组织调控及强韧化机制问题。为了研究Al含量的变化对热轧态ZrAl二元合金组织及力学性能的影响,制备了不同Al含量的ZrAl合金,并在870℃进行了热轧变形,随后对热轧态合金进行一系列组织表征和力学性能测试。结果表明,当Al含量超过9at.%时,合金在热轧的过程中会发生ZrAl相动态析出,析出的ZrAl粒子分布于α晶界上可以细化晶粒,提高晶粒球化程度;ZrAl相在α晶界上的动态析出将导致基体沿着α晶界脱溶和高温β相的形成,高温β相经过淬火后可以保留到室温;力学性能方面,与热轧态纯锆相比,热轧态Zr–12Al(at.%)合金的屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别提高了341.3MPa、343.8MPa和2.2%。分析结果表明,热轧态ZrAl合金主要的强化机制为固溶强化,ZrAl相的析出可以显著的提高合金加工硬化能力。为了进一步研究热轧态Zr–12Al合金塑性提升机制,利用背散射电子衍射技术(EBSD)对热轧态Zr–12Al合金变形前后的组织进行了研究。研究结果表明,具有L1结构的ZrAl相有较好的变形能力,在合金变形的过程中可以很好的协调基体的变形,避免在加工硬化阶段过早的形成裂纹而降低合金的塑性。为了解决热轧态Zr–9Al(at.%)合金力学性能不稳定、实验重复性较差的问题,在经过了一系列对比实验后发现,轧制过程中的每道次之间保温时间对Zr–9Al合金力学性能有着显著的影响。为此,对不同轧制间隔保温时间的热轧态Zr–9Al合金组织及力学性能进行了进一步的研究。研究结果表明,当轧制间隔保温时间为5min时,Zr–9Al合金在轧制的过程中将会发生动态析出,在α晶界上形成ZrAl相和β相。动态析出行为将导致合金晶粒细化、球化程度提高以及位错含量增加,从而提高合金的强度和塑性。研究表明,具有球化组织的锆合金有较好的综合力学性能。设计了动态球化和静态球化两种工艺对Zr–9Al合金进行处理,并对处理后的合金组织及力学性能进行了对比研究。结果表明,经过动态球化处理的Zr–9Al合金组织由近似等轴的α晶粒组成;经过静态球化处理的Zr–9Al合金组织由形状不规则的、粗大的α晶粒组成,表现出强烈的{101?0}<112?0>织构;同时,经过静态球化处理的Zr–9Al合金α晶粒内部出现了大量的孪晶;在力学性能方面,经过两种不同球化方式处理的Zr–9Al合金屈服强度仅相差25.2MPa。分析表明,虽然两种不同球化方式处理的合金晶粒尺寸存在显著的差异,但由于晶粒过于粗大,细晶强化效果并不明显;静态球化合金中强烈的织构也并未对合金的屈服强度造成显著的影响。

关键词： 多相场法   多次相变   微观组织   包晶反应   包晶转变  

摘要： 微观组织的结构决定了铸件在工况条件下使用的性能,因此如何正确有效的控制金属微观组织的形成是很重要的,具有很深的科学研究与工程指导意义。金属在成型的过程中,多种参数对微观组织的生长形貌产生影响,然而该过程是很难用实验的方法去观察。相场法的数值模拟为研究金属成型过程中微观组织的形成提供了有效的条件,可以直接观察\微观组织的形成。数值模拟不仅有效的节约了微观组织研究的成本,而且缩短了研究周期,又能定量分析各类参数与微观组织的关系,为研究金属成型过程中的工艺控制提供了理论指导。相场法是一种模拟金属微观组织有效的数值计算方法,能描述微观形貌的演化过程。近年来,相场法模拟研究逐渐从单次相变向多次相变完善,相场模型也在不断地完善,更切合实际的模拟研究金属相变的过程,目前广泛运用于研究材料相变过程中的微观形貌。本研究提出了一个多相场连续相变的模型,以Fe-C二元合金为例,模拟了等轴晶与枝晶状的δ晶粒表面发生包晶相变微观形貌的演化过程,模拟结果表明:等轴状的δ晶粒在包晶相变过程中,γ相偏离液/固界面,向δ相内生长,这是因为界面迁移速率M>M;γ/δ界面溶质富集导致三相节点处的部分δ相熔化,使得(L+δ→γ)发生;等轴状与枝晶状的δ晶粒在液相中包晶相变时,γ相作为一个外壳包围着δ相生长,包晶反应结束后在δ相周围形成一层γ相的核壳,δ相完全被γ相包围之后,包晶相变由包晶反应转变成包晶转变;在等轴状的δ晶粒发生包晶相变时,过冷度影响γ相的生长速度,随着过冷度的增加,包晶反应的驱动力增加,γ相的生长速度加快,γ相包围的δ相量越多;枝晶状的δ相完全被γ相包围之后,膜壳将L相与δ相隔离开来,使得包晶相变由包晶反应变成包晶转变,在随后的包晶转变过程中奥氏体不断生长,最后充满整个模拟区域。包晶转变过程中奥氏体向L相中生长的平均速率要明显大于向δ相铁素体内生长的平均速率,这是因为碳原子在液相中的扩散系数要远大于在固相中的扩散系数;包晶反应速率与奥氏体形核位置的曲率有关,在大曲率界面下形核时,包晶反应的速率快;小曲率界面下形核时,包晶反应的速度慢。形核位置的曲率只对包晶反应的速度有影响,对后期包晶转变过程中奥氏体向L相与δ相铁素体中的生长无明显影响。

关键词： Mg-Ce二元合金   HAADF-STEM   β"沉淀相   旋转畴和平移畴   界面匹配度  

摘要： 镁合金具有密度低、比强度高、可铸造性强等优点,在汽车和航空航天等领域得到了广泛的应用。在镁合金中加入稀土元素可以显著提高其硬度、强度和抗蠕变性能,其主要强化机制为固溶强化和析出强化。本论文运用像差校正的高角环形暗场扫描透射电子显微分析方法（HAADF-STEM）,表征了 Mg-3.0 wt.%Ce合金的时效析出相和时效析出序列,重点探讨了从β1（Mg3Ce）到β（Mg12Ce）析出相转变过程中所出现的β畴结构。对于镁稀土（Mg-RE）二元合金中β"沉淀相存在与否这一问题,论文研究表明,具有D019结构的β"沉淀相（Mg3Ce）能够形成于Mg-Ce二元合金的时效早期,其完整的时效析出序列为:SSSS（过饱和固溶体）→GP（Guinier-Preston）区→β"→β1→β;在时效硬化响应曲线的传统过时效阶段,出现的第二峰值是与β1→β的结构演变密切相关的,研究发现,面心立方结构β1相向四方结构β相的结构演变发生在{111}β1晶面上,所形成的β晶格展现出两类畴结构,即旋转畴和平移畴;β旋转畴是由互成120°旋转对称的三个畴（βRA、βRB和RC）组成,成因源于其β1母相＜111＞β1轴所具有三次旋转对称性;而β平移畴分为βTA、βTB、βTC和βTD四个畴结构,任意两个平移畴相差一个1/6＜112＞β1矢量,平移畴的初始形核分别源于β1母相{111}β1晶面能够提供四组同取向的亚格子;基于相变晶体学,β1→β的结构演变在理论上将会产生二十四个β畴结构,但鉴于不同的界面匹配度,只有三分之一的畴结构可以长大并最终形成β薄带,并且,演变过程中的β薄带与其母相β1薄板不完全重叠,这有利于缓解β、β1和α-Mg基体（α/β/β1）之间的界面应力,有效调节α/β和β/β1的界面匹配度。本论文所提出的多种β畴结构和α/β/β1界面不仅能够合理地解释时效硬化曲线中的第二峰值,而且对于改善Mg-RE合金传统过时效阶段的性能提供一定理论依据。

关键词： 二元合金   相图   杠杆定律  

摘要： 使用杠杆定律对典型二元合金相图,即匀晶相图,共晶相图和包晶相图的两相区展开分析和说明,确定在不同温度区间内平衡组织的组成相和及其相对含量的计算方法。在此基础上,归纳总结杠杆定律在二元合金相图的使用方法,帮助材料专业的学生能更好理解二元合金,特别是铁碳相图,分析其冷却结晶过程及对其进行定量计算。