合金体系的本征参数对其玻璃化和反玻璃化的影响

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1、上姆大学博士学位论文摘要自20世纪60年代美国加州理Ir大学的Duwez等人采用熔体快速冷却方法首先制得了Au—Si金属玻璃后，金属玻璃以其独特的物理性能、化学性能、机械性能和防腐蚀性能而引起了科学：l作者广泛的关注和极大的兴趣。．特别是20世纪80年代后期，多组元大块金属玻璃的开发突破了传统金属玻璃在尺寸上的限制而使金属玻璃具有广阔的应用前景。然而，对于什么样的合金体系可以形成金属玻璃(即台金系的玻璃化能力问题)和什么样的金属玻璃最稳定(即反玻璃化倾向问题)仍然是金属玻璃研究领域目前尚未完全解决的基本问题。虽然关于金属玻璃的形成有混乱准则、共晶准则、原子尺寸

2、差准则、非晶形成焓准则等在一定范围内适用的诸多理论，但是仍然没有一个统一的理论或者一个普适的参数来表征合金的玻璃化能力。本文根据Miedema模型，研究了二元台金系或多元台金系的!lE晶形成焓、固溶体形成焓、金属间化台物形成焓与玻璃化能力的关系，提出了一个较为普适的参数，并给出了多元合金系的原子本征参数(如等效原子尺寸差、等效电负性差等)的～种表达方法，研究了原子本征参数对多元台金的玻璃化能力和非晶台金的反玻璃化倾向的影响。论文主要研究内容和得到的结论有以下几点：1根据金属间化合物与固溶体合金的差别主要在于台金结构的化学有序程度，金属间化合物与金属玻璃的差别主

3、要在于合金结构的拓扑有序程度这一观点，提出化学有序焓与拓扑有序焓之比≯来表征多元台金系台金问玻璃形成能力的相对大小。利用真空吸铸法和水淬法制备Y-元系(Zr-Cu，Ni—Nb)和多元系(Zr-基、La．基，Sm．基等)大块金属玻璃，研究了≠值与多元合金系的玻璃形成能力的关系，并分析了小尺寸原子Be和低熔点原子Ce对合金玻璃化的影ll向。2对于Zr,．CuI。二元台金，根据非品形成条件”1得到非晶形成范围为zr含量x=005～0188。大块非晶形成范同为zr含量x=035～055，由此确定的形成条件为抄3f。对于NiNb】。二元台金，根据：¨=晶形成条件扣1得到

4、非晶形成范围为Nl含量x=026～o89。由实验结果确定的大块非晶范围为O615～0．625，由此确定的形成条件为归l84。3Zr-Cu—AI三元台金系形成大块金属玻璃时≠值满足≠>1，2，而且玻璃化能力基本上随≠值增加而增加：Zr-AI-Ni—Cu．Be利Zr-Ti-Ni．Cu—Be多元系形成大块金属玻璃时，≠值大于1464。La—AI-Ni和La_Al—Cu三元合金系、La—A1-Ni—Cu多元系形成火块金属玻璃时，卜海_人学博=匕学位论文467≯值满足p>3：Sm—Al—Ni—Cu多元系形成火块金属玻璃时，≯值满足≠>2387。小尺寸原子Be部分替代zr

5、使化学有序焓增加，拓扑有序焓降低，因而Zro65。AbNi㈨Cu015Be。(x=0--0t5)五元合金系的口值线性增加，增加了玻璃形成能力。低熔点的ce部分代替Sm降低了拓扑有序焓，但是同时也降低了台金的化学有序焓；在ce含量不超过259时使Sm55。Ce。AI：oNiloCul5台金系比值≠降低，玻璃形成能力下降；当ce超过25％时，ce含量的增加使化学有序焓增加，此时拓扑有序焓继续降低，最终导致≠值增加，玻璃形成能力增加。通过修正Egami模型近似计算了多元合金系的配位数，并利用配位数与合金能量的关系提出一种多元合金系本征键参数的处理方法，即利用合金组成

6、来计算等效电负性差和等效原子尺寸差。研究了Zr-，La一，Sm．基等体系玻璃形成需要满足的本征参数条件．结果表明，不同体系的等效电负性差和等效原子尺寸差取值范围不同。金属玻璃在反玻璃化过程中，随等效电负性差的增加，Ln．基和Zr-基金属玻璃系晶化激活能和理想玻璃温度都明显降低，Ln一基金属玻璃系晶化温度出降低，而Zr-基金属玻璃系品化温度反而升高。随等效原子尺寸差的增加，zr．基金属玻璃系晶化激活能和晶化温度增加，Ln．基金属玻璃系品化激活能和晶化温度降低，两个金属玻璃系的理想玻璃温度都升高。利用Miedema模型计算了多元金属玻璃系的空位形成焓、晶化温度、理

7、想玻璃温度都与空位形成焓存在线性关系。关键词：金属玻璃，玻璃化能力，反玻璃化倾向，化学有序焓，拓扑有序焓，本征参数L海大学博=L学位论文ABSTRACTMetallicglasseshaveattractedincreasinginterestsfortheiruniquephysical，chemical，mechanicalandgoodanticorrosionpropertiessincethefirstreportofsuccessfulpreparationbyDuwezfrontCaltechin1960s．Especiallyinthelate

8、of1980s，thebreaktlu