论文总字数：19541字

摘 要

本论文的研究重点是Mg-Ga二元合金的互扩散行为。新型镁合金的设计需要多元镁合金动力学数据提供理论指导，而高质量的扩散动力学数据库需要丰富合理的实验数据支撑。目前，由于实验数据的缺乏，镁合金的动力学数据库并不充实。因此，进行镁基合金扩散相关实验是具有重要理论价值和实际意义的。本研究选择Mg-Ga合金作为研究对象进行扩散动力学研究，通过扩散偶法去测定Mg-Ga合金的互扩散系数。

本文主要通过求取镁镓二元扩散系数来进行研究。首先通过制备固/固和固/液扩散偶获取扩散区域的成分曲线，再通过扩散偶法测定不同温度下的Mg-Ga二元合金的扩散系数，接着分析了Ga元素随成分变化的趋势,最终得到结论：Ga在Mg中的扩散机制为空位扩散机制；Ga在镁中的互扩散系数随着温度的升高而升高，温度越高，互扩散系数的增量越大。

关键词：镁镓 二元合金 扩散

Abstract

The key point of this dissertation is the interdiffusion behavior of Mg-Ga binary alloys. The multicomponent magnesium alloy kinetic data can provide theoretical guidance for the design of new magnesium alloys. The high-quality diffusion kinetics database is based on rich and reasonable experimental data. At present, due to the lack of experimental data, the diffusion kinetic database of magnesium alloys is not perfect. Therefore, it has an important theoretical and practical significance to continue to conduct experiments related to magnesium-based alloy diffusion . In this study, Mg-Ga alloy is selected as the research object to study the diffusion kinetics and the diffusion dipole method is used to determine the Mg-Ga interdiffusion coefficient.

This paper mainly studies the binary diffusion coefficient. Firstly, the composition curves of the diffusion region is obtained by preparing solid/solid and solid/quid diffusion couples ans then, the diffusion coefficients of Mg-Ga binary alloys at different temperatures aare measured by the diffusion couple method. After that, the trend of the variation of Ga elements with composition is analyzed. Finally, it is concluded that the diffusion mechanism of Ga in Mg is a vacancy diffusion mechanism and the interdiffusion coefficient of Ga in Mg increases with increasing temperature. The higher the temperature, the greater the increase in the interdiffusion coefficient.

Keyword: Mg-Ga;Binary Alloy;Diffusion

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 绪论 1

1.1镁镓合金研究现状 1

1.2 扩散理论和机制 1

1.2.1扩散理论 1

1.2.2扩散机制 2

1.3 研究目的和研究意义 4

第二章 实验方法 5

2.1 实验方法 5

2.1.1 合金样品制备 5

2.1.2 扩散偶的制备 8

2.1.3 组织观察和成分分析 8

2.2 二元扩散系数的求法 8

2.2.3 Hall法 12

2.2.4 Sauer-Freise法 14

2.2.5 移动边界问题 16

第三章 Mg-Ga二元扩散行为 17

3.1 Mg-Ga二元扩散曲线 17

3.2扩散曲线拟合 18

3.3 Mg-Ga二元扩散系数 20

3.4 扩散机制 25

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1镁镓合金研究现状

镁是地壳中储存量丰富的一种轻金属元素，其密度只有铝的2/3，钢的1/4。镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、铸造性能好、电磁屏蔽能力比较强、比强度和比刚度高、减震性和导热性好、生物兼容性和切削性能好等特点。因此，镁合金在交通、电子、航空航天和生物医药等领域具有能提高能量利用效率和系统性能的重要应用前景^[1]。然而，传统镁合金本身存在固有弱势性能，例如易氧化、抗腐蚀能力差、强度不高、强高温蠕变性能差等，这些性能缺陷导致镁合金的应用量远低于镁合金和钢铁，是镁合金广泛应用与工业领域的主要阻碍。

工业纯镁的纯度最高可以达到99.9%以上，因强度和其本身存在的固有缺陷问题，很少在工程领域作为结构材料。在纯镁中加入金属元素得到的高强轻质镁合金则可以作为结构材料。随着社会发展，人类面临能源危机和环境恶化等严重威胁，人们对轻质环保材料的需求日益增长，镁合金作为一种轻质的工程材料很好的满足了人们的需求，人们纷纷开始展开对镁合金的研究^[2-6]。

本论文的研究重点是Mg-Ga二元合金的互扩散行为，通过制备固/固和固/液扩散偶获取扩散区域的成分曲线，使用EPMA(electron probe microanalysis 电子探针微量分析)测得扩散区域的成分曲线，使用erfex(误差函数分析法)函数拟合成分曲线，使用S-F和Hall法计算扩散偶的互扩散系数。

1.2 扩散理论和机制

请支付后下载全文，论文总字数：19541字