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针对互不固溶金属体系合金化困难,本文提出了一种新的基于互不固溶金属体系的合金化机制—辐照损伤合金化机制。从热力学角度讲,该机制实现合金化的关键是在互不固溶金属体系之间的界面上通过固态反应非晶化(Solid State AmorphizationReaction-SSAR)生成非晶合金相,从而构建出互不固溶金属复合材料的界面,获得良好的冶金结合。根据SSAR发生的条件,即体系的初始态自由能值(Gini)须高于非晶态自由能(Gamor)的值,本研究认为,辐照损伤结构具有的储藏能(Gs)可将体系的初始能态抬高至非晶态之上,从而为SSAR提供驱动力。为证明这个观点,本文建立了互不固溶体系辐照损伤合金化的热力学模型,通过Miedema模型及Alonso理论计算了体系的初始态与非晶态的自由能值,根据体系初始态能量必须高于非晶态能量这一固态反应非晶化发生的条件估算了储藏能的值。利用差示扫描量热法(DSC)测量了储藏能的值,同时利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线电子能谱仪(EDS)以及选区电子衍射(SAED)等表征方法对Mo/Ag和W/Ag体系扩散层的形貌结构、物相组成等进行了研究,得出结果如下:(1)在辐照损伤合金化机制中,储藏能Gs可将互不固溶体系的初始能态抬高至非晶态之上,在后续的气氛保护退火过程中,体系实现了SSAR,生成非晶合金相,从而构建出了互不固溶金属复合材料的界面,并获得了良好的冶金结合。(2)根据辐照损伤合金化热力学模型预测得Mo/Ag及W/Ag互不固溶金属体系发生SSAR的条件为储藏能Gs的最小值分别不得低于9.20kJ/mol和10.80kJ/mol。同时也预测了Mo/Cu及Ti/Mg互不固溶体系在不同扩散情况下Gs的值,计算得到当Cu原子扩散进入Mo金属中时,Mo/Cu体系发生SSAR的条件为储藏能Gs的最小值不得小于9.36kJ/mol,当Mo原子扩散进入Cu金属中时,储藏能Gs的最小值不得小于9.35kJ/mol;当Mg原子扩散进入Ti金属中时,Ti/Mg体系发生SSAR的条件为储藏能Gs的最小值不得小于6.26kJ/mol,当Ti原子扩散进入Mg金属中时,储藏能Gs的最小值不得小于7.31kJ/m。(3)DSC测试结果表明,Mo/Ag及W/Ag互不固溶体系的储藏能完全来自于辐照损伤结构,并且测出Gs的值分别为11.90kJ/mol和33.78kJ/mol。通过与辐照损伤合金化热力学模型所预测的Gs值相比较,测试结果完全符合预测值不得低于9.20kJ/mol和10.80kJ/mol的要求。(4)HRTEM、EDS以及SAED分析表明,Mo/Ag和W/Ag层状金属基复合材料扩散层均由Ag纳米晶+Mo/Ag或W/Ag非晶合金相共同组成,由此说明储藏能不可能完全用于体系初始能态的抬高,体系的初始能态有部分区域仍低于非晶态之下,退火时除固态非晶化反应之外还将发生少量晶化反应,所构建出的复合材料界面显微组织实际上由非晶合金相+晶态相共同构成。