合金玻璃形成能力表征与预测以及块体金属玻璃的制备

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1、摘要合金玻璃形成能力表征与预测以及块体金属玻璃的制备博士研究生姓名：蔡安辉翩躲嚣篓蓁．学校名称：东南大学快速而又合理地判定合金的玻璃形成能力是开发新型金属玻璃的关键，以较为成熟的Pd基、Mg基、zr基和La基块体金属玻璃为研究对象，研究其混合熵&。、原子半径差比率△d、原子电负性差比率△P、化学键离子率v、d／P=△d／△P、熔化热／凝固潜热4％以及固液自由能差4G等参数与金属玻璃的临界冷却速度尺，的关系，建立了可以成功地用于预测合金玻璃形成能力的径向基函数RBF网络模型，并采用真空喷铸法制备了金属玻璃样品，

2、对上述的各种关系和RBF网络模型进行了直接验证。△d、△P和v与临界冷却速度R，的关系中都出现极值现象，对于不同的合金体系，极值出现的位置不同；金属玻璃的最优成分范围以及各种添加元素的最佳添加量行为，可能与此极值现象相关；合金中包含的组元数目多有利于提高其玻璃形成能力，玻璃形成能力强的合金，其各个组元的原子百分含量、组元原子半径差及其电负性差之间的搭配是很和谐的；融合建模的合金系之间包含的主要组元数量和种类越相近，所建立的模型的可靠程度越高，其预测结果与实测结果越吻合。融合△d和△e，得到了一个新的能快速而又

3、准确判定合金玻璃形成能力的判据，即讹判据，发现其与尼之问的关系比△d或△P与亿之间的关系表现出的规律更具一致性，即开口向上的抛物线规律，表明具有适中的d／e值的合金有较高的玻璃形成能力，要准确地判定合金的玻璃形成能力必须同时考虑影响合金玻璃形成能力的关键性因素，切不可过分强调某一参数的作用；并且其模型二次项前常数B，反映了合金系的玻璃形成能力对合金成分的敏感性和合金最佳玻璃形成成分范围的大小，毋越大表明该合金系的玻璃形成能力对合金成分越敏感、合金最佳玻璃形成成分范围越窄。应用热力学有关理论，得出了一系列计算金

4、属玻璃△G的模型，并把它们划分为三类，简称为第1类、第1I类和第ⅡI类，提出了极限温度乃，即模型合理计算自由能差所能达到的最低温度的概念，三类模型分别适合于不同合金的自由能差的计算，模型没有优劣之分；△G的计算与熔化温度％有关，采用不同的死计算，△G曲线会发生漂移，漂移的幅度与熔化温度区间△丁有关，即，△丁越大，△G曲线漂移的幅度越大；提出了合理判定金属玻璃△G计算模型的方法，即单向一次跃迁规则，得出了△G曲线发生跃迁的约化玻璃温度耳。和△丁的极小估计值，预测结果与实测结果相吻合；发现金属玻璃的△G与其R，间

5、不存在线性关系；提出了折合熔化温度巧和折合系数∥(0≤∥≤1)的概念，当巧合适时，在△G恰当处，其玻璃形成能力达到最佳；金属玻璃△G小的条件是％大且其△r适中；通过理论分析和实验验证了&作为合金玻璃形成能力的判据的合理性和局限性。实验发现不管是在何种升温速率下采用何种％，采用单向一次跃迁规则计算得到的尼不但在数值上而且在玻璃形成能力趋势上都与实测值吻合，表明单向一次跃迁法则的计算值与采用的升温速率和乙，关系不大；采用单向一次跃迁法则、式(8—5)、Jollnson模型等计算的咫与ImF网络模型的预测值在数值上

6、而且在玻璃形成能力趋势上都与实际情况吻合较好，表明单向一次跃迁法则的正确性与合理性。东南大学博士学位论文提出了一个简单而又快速预测合金玻璃形成能力的简洁方法和表征合金玻璃形成能力的新的参数，即4％，其模型预测的咫与实测结果吻合较好。但是，实验发现4％判据的预测结果比用单向一次跃迁法则的预测结果要差，表明％起了不可忽视的作用；采用砒和4％两个判据所得到的R的预测值在数值上吻合较差，尤以后者的结果更差，主要是由于这两个判据只包含了影响合金玻璃形成能力的因素的一部分。在研究RBF网络模型的预测性能中发现，优化独立输

7、入参数和样本的种类及其数量是建立具有优良预测性能的RBF网络的关键，RBF网络才具有最佳的学习效果，达到最优的预测精度和准确率；在样本数一定的情况下，适当添加线性相关程度高的输入参数可以调整RBF网络的内部精细结构，达到提高RBF网络的预测性能的目的；添加合适的样本，可以提高RBF网络局部的甚至全局的预测精度和准确率，而不影响其它区域的预测精度和准确率；实验证实，ImF网络的预测结果与实测值吻合较好，表明I强F网络可以成功地用于金属玻璃的玻璃形成能力的预测，能够大大地减少时间、精力和资本投入；RBF网络具有很

8、强的内插功能，但不具有外插能力。实验结果表明，RBF网络既可合理地预测合金的约化玻璃转变温度和过冷液相区间又能可靠地预测合金的临界冷却速度和临界尺寸，而单向一次跃迁法则、砒和4碍，三个判据只能用来预测合金的临界冷却速度，在趋势预测上四种方法的结果基本吻合，但在数值预测上前两者的结果很接近实测结果，后两者的结果与实测结果相差较远，4％判据最差。四种方法可以相互对照、互相补充。金属玻璃的不同的特征温度对