XAFS和XRD研究高能球磨对Fe70Cu30合金结构的影响

范江玮; 卞　清; 殷士龙; 闫文盛; 刘文汉; 韦世强

doi:10.7498/aps.53.514

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XAFS和XRD研究高能球磨对Fe70Cu30合金结构的影响

范江玮 , 卞　清 , 殷士龙 , 闫文盛 , 刘文汉 , 韦世强

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

XAFS和XRD研究高能球磨对Fe70Cu30合金结构的影响

范江玮, 卞　清, 殷士龙, 闫文盛, 刘文汉, 韦世强

物理学报, 2004, 53(2): 514-520.

doi: 10.7498/aps.53.514

X-ray absorption fine structure and x-ray diffraction studies on structures of Fe70Cu30 alloys affected by mechanical alloying

Fan Jiang-Wei, Bian Qing, Yin Shi-Long, Yan Wen-Sheng, Liu Wen-Han, Wei Shi-Qiang

Acta Phys. Sin., 2004, 53(2): 514-520.

doi: 10.7498/aps.53.514

摘要
利用XRD和XAFS方法研究机械合金化Fe70Cu30二元金属合金随球磨时间的结构变化.XRD结果表明，球磨2 h后，部分金属Fe与Cu生成Fe-Cu合金；球磨20h后，金属Fe与Cu已完全合金化生成Fe-Cu合金，并只在2θ=44°处出现一个宽化的弱衍射峰，认为是在球磨20h后的Fe70Cu30合金中共存着fcc和bcc结构的Fe-Cu合金相.XAFS结果进一步表明，在球磨的初始阶段(2h)，fcc结构的Cu颗粒的晶

关键词:
XAFS /

XRD /

Fe70Cu30合金 /

机械合金化
Abstract
The XAFS and XRD techniques were used to study the local structure changes around Fe and Cu atoms in the mechanical alloying (MA) Fe70Cu30 with the milling times. At the initial MA stage milling for 2 hours, the Cu fcc lattice in Fe70Cu30 mixture is largely distorted, and the disorder factor σ(σ=σT+σS) of Cu atoms is about 0.0190 nm. After being milled for 5 hours, part of the Cu atoms located at the grain boundaries diffuses into the bcc lattice of the α-Fe phase, which makes the average disorder factor σ around Cu atoms decrease to 0.0108 nm. When the milling time reaches 10 hours, most of the Fe atoms are in the fcc Fe-Cu phase whose disorder factor σ is about 0.0119 nm, while the local structures of Cu atoms mainly maintain fcc structure, and the σ around the Cu atoms is about 0.0110 nm. We consider that the bcc structural Fe-Cu phase might be induced into the fcc structure by Cu atoms, when the concentration of Cu atoms incorporated into the bcc Fe-Cu phase is increased to about 30%—40%. The XAFS result of the Fe70Cu30 milled for 20 hours is similar to that of the Fe70Cu30 milled for 10 hours. The final MA product is composed of two phases: Fe80Cu20-like bcc structure and Fe60Cu40-like fcc structure.

Keywords:
XAFS /

XRD /

Fe70Cu30 alloy /

mechanical alloying
作者及机构信息
范江玮²,

卞　清⁴,

殷士龙¹,

闫文盛²,

刘文汉³,

韦世强²

(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

基金项目: 中国科学技术大学一流大学建设重点项目资助的课题.
Authors and contacts
Fan Jiang-Wei²,

Bian Qing⁴,

Yin Shi-Long¹,

Yan Wen-Sheng²,

Liu Wen-Han³,

Wei Shi-Qiang²

(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016
参考文献

施引文献

[1]	赵英浩, 张瑞, 张波萍, 尹阳, 王明军, 梁豆豆. Cu_1.8–x Sb_x S热电材料的相结构与电热输运性能. 物理学报, 2021, 70(12): 128401. doi: 10.7498/aps.70.20201852
[2]	张兵坡, 蔡春锋, 才玺坤, 吴惠桢, 王淼. 分子束外延生长[111]晶向CdTe的研究 . 物理学报, 2012, 61(4): 046802. doi: 10.7498/aps.61.046802
[3]	张彩红, 盛毅, 田红, 徐耀, 吕春祥, 吴忠华. 全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变. 物理学报, 2011, 60(3): 036101. doi: 10.7498/aps.60.036101
[4]	牛华蕾, 李晓娜, 胡冰, 董闯, 姜辛. 纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析. 物理学报, 2009, 58(6): 4117-4122. doi: 10.7498/aps.58.4117
[5]	任鹏, 刘忠良, 叶剑, 姜泳, 刘金锋, 孙玉, 徐彭寿, 孙治湖, 潘志云, 闫文盛, 韦世强. MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4322-4327. doi: 10.7498/aps.57.4322
[6]	张忻, 李佳, 路清梅, 张久兴, 刘燕琴. (Bi1-x Agx)2(Te1-ySey)3粉体的机械合金化制备及其放电等离子烧结体的热电输运特性. 物理学报, 2008, 57(7): 4466-4470. doi: 10.7498/aps.57.4466
[7]	任榕, 吴玉程, 汤文明, 汪峰涛, 郑治祥. 退火诱导机械合金化Fe42.5Al42.5Ti5B10合金的结构演变与晶粒生长动力学. 物理学报, 2008, 57(9): 5774-5781. doi: 10.7498/aps.57.5774
[8]	潘志云, 孙治湖, 谢治, 闫文盛, 韦世强. Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3344-3349. doi: 10.7498/aps.56.3344
[9]	孙玉, 孙治湖, 朱三元, 史同飞, 叶剑, 潘志云, 刘文汉, 韦世强. MnxGe1－x稀磁半导体薄膜的结构研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5471-5475. doi: 10.7498/aps.56.5471
[10]	钦佩, 娄豫皖, 杨传铮, 夏保佳. 分离X射线衍射线多重宽化效应的新方法和计算程序. 物理学报, 2006, 55(3): 1325-1335. doi: 10.7498/aps.55.1325
[11]	刘玮书, 张波萍, 李敬锋, 刘静. 机械合金化合成CoSb3过程中的固相反应机理的热力学解释. 物理学报, 2006, 55(1): 465-471. doi: 10.7498/aps.55.465
[12]	胡建民, 信江波, 吕强, 王月媛, 荣剑英. (Sb2Te3)0.75(1－x)(Bi2Te3)0.25(1－x)(Sb2Se3)x机械合金化粉体的制备及其冷压烧结样品的热电性能研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4843-4848. doi: 10.7498/aps.55.4843
[13]	闫文盛, 殷世龙, 范江玮, 李玉芝, 刘文汉, 郝绿原, 潘志云, 韦世强. 退火诱导亚稳态Fe80Cu20合金固溶体的结构相变. 物理学报, 2005, 54(12): 5707-5712. doi: 10.7498/aps.54.5707
[14]	闫文胜, 王文楼, 吴敏昌, 韦世强. 同步辐射XAFS研究高比能LiMn2O4材料的局域结构. 物理学报, 2002, 51(10): 2302-2307. doi: 10.7498/aps.51.2302
[15]	闫文胜, 范江玮, 李玉芝, 崔宏滨, 刘文汉, 张新夷, 韦世强. 机械合金化Fe100-xCux体系的X射线吸收精细结构研究. 物理学报, 2001, 50(4): 758-764. doi: 10.7498/aps.50.758
[16]	李旗, 潘海斌, 祝传刚, 徐彭寿, 周映雪, 张新夷. Bi2Sr2CaCu2-xSnxO8+δ系列超导体的XRD和XPS研究. 物理学报, 2000, 49(10): 2055-2058. doi: 10.7498/aps.49.2055
[17]	孙剑威, 王晓光, 闫文胜, 徐法强, 刘文汉, 陈昌荣, 韦世强. XAFS研究Ni-P和Ni-Ce-P超细非晶合金的退火晶化. 物理学报, 2000, 49(10): 1988-1994. doi: 10.7498/aps.49.1988
[18]	白魁昌, 苏雷, 程力智, 冯威, 何开元. 机械合金化Fe-B合金的M?ssbauer谱研究. 物理学报, 1996, 45(6): 990-994. doi: 10.7498/aps.45.990
[19]	韦世强, 殷士龙, 刘文汉, 刘方新, 高琛, 杨元政, 董远达, 胡天斗. 机械合金化Fe-Cu系统的EXAFS研究. 物理学报, 1994, 43(10): 1630-1637. doi: 10.7498/aps.43.1630
[20]	杨原, 侯建国, 俞文海. 非晶态Cu+导体分相和晶化行为的XRD和SEM研究. 物理学报, 1990, 39(4): 561-564. doi: 10.7498/aps.39.561

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物理学报. 2004, 53(2): 514-520.

doi: 10.7498/aps.53.514.

XAFS和XRD研究高能球磨对Fe70Cu30合金结构的影响

1. (1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

基金项目: 中国科学技术大学一流大学建设重点项目资助的课题.

收稿日期: 2001-02-05
修回日期: 2003-05-04
刊出日期: 2004-01-05

摘要: 利用XRD和XAFS方法研究机械合金化Fe70Cu30二元金属合金随球磨时间的结构变化.XRD结果表明，球磨2 h后，部分金属Fe与Cu生成Fe-Cu合金；球磨20h后，金属Fe与Cu已完全合金化生成Fe-Cu合金，并只在2θ=44°处出现一个宽化的弱衍射峰，认为是在球磨20h后的Fe70Cu30合金中共存着fcc和bcc结构的Fe-Cu合金相.XAFS结果进一步表明，在球磨的初始阶段(2h)，fcc结构的Cu颗粒的晶

关键词:

XAFS /
XRD /
Fe70Cu30合金 /
机械合金化

English Abstract

X-ray absorption fine structure and x-ray diffraction studies on structures of Fe70Cu30 alloys affected by mechanical alloying

1.
(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

Received Date: 05 February 2001
Accepted Date: 04 May 2003
Published Online: 05 January 2004

Abstract: The XAFS and XRD techniques were used to study the local structure changes around Fe and Cu atoms in the mechanical alloying (MA) Fe70Cu30 with the milling times. At the initial MA stage milling for 2 hours, the Cu fcc lattice in Fe70Cu30 mixture is largely distorted, and the disorder factor σ(σ=σT+σS) of Cu atoms is about 0.0190 nm. After being milled for 5 hours, part of the Cu atoms located at the grain boundaries diffuses into the bcc lattice of the α-Fe phase, which makes the average disorder factor σ around Cu atoms decrease to 0.0108 nm. When the milling time reaches 10 hours, most of the Fe atoms are in the fcc Fe-Cu phase whose disorder factor σ is about 0.0119 nm, while the local structures of Cu atoms mainly maintain fcc structure, and the σ around the Cu atoms is about 0.0110 nm. We consider that the bcc structural Fe-Cu phase might be induced into the fcc structure by Cu atoms, when the concentration of Cu atoms incorporated into the bcc Fe-Cu phase is increased to about 30%—40%. The XAFS result of the Fe70Cu30 milled for 20 hours is similar to that of the Fe70Cu30 milled for 10 hours. The final MA product is composed of two phases: Fe80Cu20-like bcc structure and Fe60Cu40-like fcc structure.

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X-ray absorption fine structure and x-ray diffraction studies on structures of Fe70Cu30 alloys affected by mechanical alloying

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(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

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(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

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(1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

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X-ray absorption fine structure and x-ray diffraction studies on structures of Fe70Cu30 alloys affected by mechanical alloying

1. (1)河海大学数理系，南京 210024; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (3)中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (4)中国人民解放军理工大学理学院，南京 210016

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