准晶材料ppt课件研究生课程.ppt

实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念 实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念 Mg-Zn-Y准晶及增强镁基复合材料 济南大学 2012.03 目录 准晶简介 Mg-Zn-Y准晶 制备Mg-Zn-Y准晶的实验方法及分析 准晶的影响因素 准晶相增强镁合金的组织与性能特点 准晶增强镁基复合材料的应用前景 一、准晶 1、准晶的发现 1984年美国国家标准局Stechtman等人在急冷快速凝固的Al-14at.%Mn合金中发现发现了存在有5次对称轴，确证这些合金相是具有长程定向有序，而没有周期平移有序的一种封闭的正二十面体相，并称之为准晶体，从而引起世界各国学者对准晶及其相关领域的研究。以后又陆续发现了具有8次、10次、12次对称的准晶结构。5次对称性和准晶的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击，它为物质微观结构的研究增添了新的内容，为新材料的发展开拓了新的领域。瑞典皇家科学院10月5日宣布，将2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰他“发现了准晶”这一突出贡献，并称准晶的发现从根本上改变了以往化学家对物体的构想。 2、准晶的结构 准晶(quasicrystal)是一种具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。它是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性。取向序具有晶体周期性所不能容许的点群对称性，沿取向序对称轴的方向具有准周期性。 一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。二维空间的彭罗斯拼图由内二十面体准晶衍射图角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。 准晶按周期维数分类，可分为一维、二维、三维准晶。二维准晶包括八面体、十面体、十二面体准晶。三维准晶主要为二十面体准晶。此外准晶还可以分为稳定准晶和亚稳准晶。 3、准晶的应用 自准晶被发现以来,国内外材料工作者对这一新型固相的形成过程、原子结构、热稳定性、物理和力学性能等方面进行了大量研究,并取得了显著的成果。由于其结构的特殊性,准晶具有高硬度、低摩擦系数和强烈的脆性。基于此,目前对准晶材料的应用研究主要集中在两个方面,即作为涂层材料和作为软基体复合材料的增强体。前者是利用准晶的不粘性、耐热和耐蚀性等性能,后者则主要利用准晶的高硬度、耐磨性等性能。将准晶相引入金属基体中制备颗粒增强金属基复合材料,对开发准晶材料在结构材料方面的应用和新的金属基复合材料的颗粒增强体具有重要意义。 目前,在研究准晶增强金属基复合材料的过程中所选用的基体合金主要是镁、铝轻合金,这是由于镁、铝合金具有熔点低、应用范围广的特点。并且,在目前已发现的和研究的较多的准晶合金系中,铝、镁合金占大多数。准晶增强基体材料的方式主要有两种: 第一是利用原位反应使准晶以高温强化相析出并弥散分布于基体中。 第二是采用粉末冶金的技术将准晶颗粒(微米级)与金属粉混合后在高温下挤压成由准晶颗粒复合强化的金属基复合材料。同时也有很多人希望通过机械搅拌法向熔体中加入准晶颗粒来制备准晶增强金属基复合材料,但尚未见很有成效。 二、Mg-Zn-Y合金系中的准晶相 1993年，罗治平等发现Mg-Zn-Y合金中Mg3Zn6Y三元相为二十面体准晶相(I相)，使得Mg-Zn-Y系准晶成为近年来准晶研究的热点，各国的科技工作者们对Mg-Zn-Y三元系中准晶相的形成机制、结构和性能等展开了大量的研究工作。 Mg-Zn-Y系准晶主要为三维20面体稳定准晶，此外，还发现了二维十面体稳定准晶 稳定Mg-Zn-Y二十面体准晶的化学成分在Mg30Zn60Yl0附近，其准点阵常数约0.52nm 。 Mg-Zn-Y系准晶以其独特的结构而具有特殊的性能，因而可作为镁基复合材料中重要的增强相。 1、Mg-Zn-Y准晶增强相特性 经过多年研究发现，Ⅰ相(Mg3Zn6Y)是一种高熔点增强相，可以提高镁合金的延展性和高温性能。 Ⅰ相具有二十面体结构和准周期，共120个对称素，其晶体结构上有二十个三角形面，12个五重对称顶点，6个五重轴，10个三重轴，15个二重轴。 Ⅰ相的对称性远高于立方体，连接的方式众多，而且是一种拓扑密堆结构，比其他许多晶体相更稳定，与基体有较强的界面关系，钉扎晶界和位错运动的作用很强。 Mg3Zn6Y准晶的生成成分范围宽,在Mg-Zn-Y合金中,保持Zn与Y的原子比为4.38~7,改变Zn和Y的含量,可以形成含不同体积分数Mg3Zn6Y准