本工作分析相图特征和合金相团簇结构特征,指出团簇线在三元合金体系中的适用范围,构建原创性的三元合金相团簇线成分判据理论,深化对三元合金相图的理解,并用于指导新合金材料的开发。我们的主要突破在于发展了团簇线成分设计方法,给出了其清晰物理图像,在此基础上提出了有别于传统晶体学的一种新的结构描述方法,即团簇加连接原子模型,指出高非晶形成能力合金的成分表达式,形成了我们独具特色的多组元体系非晶合金成分设计思路和具体方法。其次,通过大量实验,证实非晶形成成分区与电子浓度和平均原子半径有明显联系,实验进行了多种非晶合金的成分优化,并给出其团簇成分式。我们利用团簇线方法全面地研究了三元稳定Al基Al-(Cu, Pd, Ni)-TM (TM=Fe, Co, Cr, Mn, Rh, Ru, Re)准晶的成分特征,发现在三元准晶形成体系中,组元之间存在负混合焓和大的原子尺寸差。组元间的负混合焓利于形成异类原子配对的团簇结构,而大的原子尺寸差利于团簇的拓扑密堆排列。我们进而把这种思想拓展到与非晶拓扑无序结构类似的固溶体合金,解释了V基BCC固溶体储氢合金和工业白铜合金的成分配方,说明团簇线具有普适性。
英文主题词cluster; ternary phase diagram; composition criterion; alloy phase structure