准晶多晶以及准晶非晶复合材料的塑性形变及其微观机制的电子显微学研究

在宏观力学性能测试后，综合利用扫描电镜中电子背散射衍射附件的晶粒取向测定功能以及透射电镜中明暗场衍衬、选区电子衍射、高分辨像、扫描透射像、能量过滤像、等技术，结合原位拉伸或压缩电子显微技术，一方面对Al-Cu-Fe(-B)和Al-Pd-Mn二十面体准晶多晶塑性形变的微观机制进行探讨，另一方面把对准晶特有相位子结构特征的分析应用到Zr基非晶基体准晶析出相的复合材料的微结构研究中，以期对这两种相关材料的力学性能及其微观机制深入了解。

围绕“准晶多晶以及准晶非晶复合材料的塑性形变及其微观机制的电子显微学研究”的主题，本项目得到了如下一些主要结果：..一、.研究了Cd-Mg-RE系列合金中晶须的自发生长及准晶相的瓦解。..Cd-Mg-Yb放置一段时间后观察到了晶须的自发生长，发现：（1）晶须基本结构为Cd，生长方向是<-2110>Cd；（2）在晶须表面分布着一定数量的纳米级别的CdO颗粒，这些CdO颗粒与晶须基体Cd之间存在四种取向关系，再加上二者之间的二次衍射，构成了复杂的衍射花样；（3）利用二次衍射计算了CdO颗粒与基体Cd之间的晶格失配，并由此提出了重位点阵模型；（4）晶须根部附近聚集了大量纳米量级的Cd颗粒，而远离晶须根部的区域并没有观察这种现象，这一结果正是Cd原子长程扩散到晶须根部以支持晶须生长的直接实验证据。..晶须的自发生长源自于合金中Cd元素的选择性氧化。氧化生成CdO颗粒，不仅释放了合金中的Cd，同时引起了应力的不均匀分布。应力梯度促使Cd原子扩散，并最终将Cd原子挤出合金表面形成晶须。晶须的生长逐渐消耗准晶相中的Cd，使其成分偏离准晶相可形成的成分范围，最终导致准晶瓦解成非晶。..二、.主要研究了Zr-A1-Ni-Cu-Nb非晶准晶复合材料中准晶析出相的线性相位子应变。..线性相位子应变引发的倒易阵点的位移可以分为三个分量：一个沿入射电子束方向和两个垂直于入射电子束方向。前者在一定条件下，一对符号相反的倒易阵点在线性相位子应变作用下，沿入射电子束产生方向相反的位移，可能导致衍射花样180°对称性的缺失。后两者根据位移垂直或平行于系列反射，对应为横向或纵向。通过精确测量衍射斑点的位移并进行数据拟合，得到反应应变程度的应变矩阵。部分准晶析出相颗粒呈现复杂的线性相位子应变，并且在同一颗粒内部，相位子应变是不均匀的。整个颗粒衍射花样的斑点明显发生分裂，利用SAED方法并结合明、暗场可以确定颗粒中存在着具有不同线性相位子应变的畴结构。高分辨结果也证实了畴的存在以及畴尺度在纳米量级。应变量的大小在10-2量级，意味着准晶析出相颗粒处于无序软化的阶段，样品中有预应力的存在。..三、.扩展研究纳米孔、纳米金属力学行为以及微结构演变和微结构-性能关系。..整个项目完成文章28篇，SCI文章26篇，培养博士4名。