D0I:10.13374/j.issnl001053x.1994.04.012 第16卷第4期 北京科技大学学报 Vol.16 No.4 1994年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.1994 Cu在A1.17%Cu合金表面的非平衡偏聚 陈宁 余宗森 北京科技大学材料物理系，北京100083 摘要X光电子能谐表明，在A1一117%Cu合金氧化膜下的过饱和空位造成的空位坑中，有较 大的Cu的偏聚.这种偏聚可用空位C原子复合体扩散导致的非平衡偏聚理论来解释. 关键词铝合金，表面，扩散/偏聚 中图分类号TG11.6:TG146.21 Non-Equilibrium Segregation of Cu on Surface of AH1.17%Cu Alloy Chen Ning Yu Zongsen Department of Materials Physics.USTB,100083 Beijing.PRC ABSTRACT X-ray photoelectron spectroscopy shows that there is Cu segregation in vacancy condensation pits below oxidation layer of Al-1.17%Cu alloy sample.This phenomenon could be explained by Cu atom-vacancy complexes inducing non-equilibrium segregation. KEY WORDS Al alloy,surface,diffusion/segregation 非平衡偏聚是空位扩散导致的溶质原子在空位湮灭处的偏聚，其实质是溶质原子以溶质 原子-空位复合体方式扩散.过去人们认为，非平衡偏聚可能发生在E>kT的合金中， 其中E,为溶质原子与空位的结合能，k为Boltzman常数，T为温度，一般取为0.6~0.8倍 的熔点·然而实验表明并不完全如此，我们前不久的研究表明，发生非平衡偏聚的条件为： E。>H,-H。+kTnI0,其中H,为空位绕着溶质原子跳动激活能，H。为空位扩散激活能.根 据这一条件推测，Cu在A1中应存在非平衡偏聚现象[] 目前Cu在Al中是否存在非平衡偏聚还不能肯定，一方面，Anthony()用电子探针分析 了Al表面由于过饱和空位湮灭造成的空位坑中Cu的浓度，其结果未发现Cu的非平衡偏 聚，另一方面，Joshi的Auger电子能谱研究结果1表明，经固溶和低温时效处理后，7075A1 合金的晶界上Cù含量随着固溶温度的升高而增大·他们认为，Cu在A中可能存在非平衡 偏聚，但其他合金元素的含量远大于C,因此不能排除其他元素对铜偏聚的影响·本文利 用X光电子能谱研究表面空位坑中溶质原子偏聚的方法9，分析了A1-117%Cu合金系 统，确认了Cu在Al中的非平衡偏聚现象· 1993-06-08收稿 第一作者男30岁博士现在理化系工作第 61 卷 第 4 期 1 9 94 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u m a l o f U n i v e rs it y o f S d ne 二 a nd T Ce h n o l o g y Be ji ni g V o l . 16 N o . 4 A嗯 . 19 9 4 C u 在 . 71 % C u 合金表 面 的非平衡偏 聚 陈 宁 余 宗森 北京 科 技 大 学 材 料物 理 系 , 北 京 1〕刃 8 摘要 X 光 电子 能谱表 明 , 在 月 一 1 . 17 % C u 合金 氧化膜下 的过饱和 空 位 造成 的 空 位坑 中 , 有较 大的 C u 的偏聚 . 这 种偏 聚可 用空 位 一C u 原子复合体扩散 导致 的非平衡偏 聚理论来解 释 . 关键词 铝 合金 , 表面 , 扩散 / 偏聚 中图分类号 11 1 1 1 . 6 ; T〔1 146 . 21 N b -n qE u i li b r i um S e g r e g a t i o n o f C u o n S ur af ce o f A 于1 . 17 % C u lA l o y C h en iN n 以 uY Z 门刀g 义洲 D e P a rt m e n t o f M a t e r i a l s p h y s i c s , t J S I 一 B , 10 0 0 8 3 B e i j i n g , P R C AB S T R A C T X 一 ar y P h o to el eC t r o n s P以ro s co P y s h o 哪 t h a t t h e re 15 C u s ge gre a t i o n in v a ca n cy co dn e n s a t i o n P its be 】o w o x id a t i o n l a y er o f AI 一 1 . 17 % C u a l o y s a m Ple . hT is P h en o men o n co ul d be xe P l a in de b y C u a to m 一 a ca n Cy co m P le x es i n d u cin g n o n 一叹 u il b ir tun se g gre a t i o n . KE Y W O R D S AI a l o y , s u far 优 , d ifIT sJ i o n / s ge ger a t i o n 非 平衡偏 聚 是空 位扩 散 导致 的溶质 原 子在 空 位 湮灭 处 的偏 聚 , 其 实质是 溶 质原 子 以 溶 质 原子一 空 位复合 体方 式 扩散 . 过 去 人 们 认 为 【’ ] , 非 平 衡 偏 聚 可 能 发 生 在 E b > k T 的 合 金 中 , 其 中 凡 为溶质 原 子与 空位 的结 合能 , k 为 B ol t刀11a n 常 数 , T 为温 度 , 一 般 取 为 .0 6 一 .0 8 倍 的熔点 . 然而 实 验表 明并不 完 全如 此 , 我们 前 不久 的研究 表 明 , 发 生 非 平 衡 偏 聚 的 条 件 为 : E b > H l es H o 十 k T in lo , 其 中 H , 为空 位绕 着溶 质 原子跳 动激 活能 , 0H 为空位 扩散 激 活 能 . 根 据这一 条件 推测 , C u 在 iA 中应存 在 非平 衡偏 聚现 象 [ ’ } . 目前 C u 在 iA 中是 否存 在非 平衡 偏 聚还 不能 肯定 , 一 方 面 , nA ht o n y [ ’ ] 用 电子 探 针 分 析 了 lA 表面 由于过 饱和 空位 湮 灭 造 成 的 空位 坑 中 C u 的 浓 度 , 其 结 果 未 发 现 C u 的非 平 衡偏 聚 . 另 一方 面 , oJ hs i 的 A u g er 电子 能谱 研究 结 果 ! 4 } 表 明 , 经 固溶和 低温 时效处理后 , 7 0 7 5AI 合 金 的晶界上 C u 含 量 随着 固溶温 度 的升 高而增 大 . 他们 认 为 , C u 在 lA 中可 能 存 在 非 平 衡 偏 聚 , 但 其他 合金 元素 的含 量远 大于 C u , 因此不 能排 除其他 元 素 对 铜 偏 聚 的 影 响 . 本 文 利 用 X 光 电子 能 谱 研 究 表 面 空 位 坑 中 溶 质 原 子 偏 聚 的 方 法 网 , 分 析 了 lA 一 1 . 17 % C u 合 金 系 统 , 确 认 了 C u 在 lA 中的非平 衡偏 聚现象 . 1卯3 一伪一 08 收 稿 第一 作者 男 30 岁 博士 现在理化 系 工作 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 04. 012