gdaltm大块金属玻璃的形成、磁性和相变的研究

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1、上海大学博士学位论文摘要自从1958年，Tumbull等人通过对氧化物玻璃，陶瓷玻璃和金属玻璃的相似性的讨论，确定了液态过冷对非晶形成的影响，预言了合成金属玻璃的可能性，揭开了非晶合金研究的序幕以来l}晶态合金在结构上具有长程无序、短程有序的特点，所以与晶态合金相比，它不仅表现出极高的强度、硬度、韧性、耐磨性、耐蚀性和高电阻，而且还表现出优良的软磁性、超导性、低磁损耗等性能特点。由于其独特的物理性能、化学性能、机械性能和防腐性能，所以逐渐引起了人们广泛的关注和极大的兴趣。其中，稀土一过渡族(RE．TM)基玻璃形成合金由于具有许多特异的物

2、理性能而在新型磁性、贮氢、高温超导、热电等功能材料领域有广泛应用，并构成了一些前沿的研究方向。作为稀土合金家族中的一种重要的磁性材料，Gd及Gd基合金由于其出色的磁热效应而备受关注。2001年底，Allies实验室首次报道了以Gd为磁制冷工质并利用永磁体制造出的室温磁冰箱，因其绿色环保而引起世界瞩目。目前磁致冷稀土．过渡族金属合金的研究工作主要集中在单相金属间化合物上，如具有较高磁热效应的RAu(R=Er,Ho，Dy)、RNiz(R-=Gd,Dy,Ho)、RAlNi、Gds(SiGek、La(Fe，P，Si)13等金属间化合物。但是，这

3、些以金属问化合物形式存在的磁致冷合金在应用上还存在着一些问题，如比较脆、难以加工成型，比较容易氧化、损耗比较大，难以获得成分和性能连续变化的可控制性能的合金，以及在很高的外场下才能到达所要求的性能等等。此外，由于杂质的存在可能会大幅降低这些合金的物理性能，所以对原材料的纯度和合金的制备过程提出了很高的要求。这些问题的存在严重影响了这些具有优异性能的合金的进一步推广使用。非晶态合金由于具有强度高、容易加工成型、抗腐蚀性能好、涡流和滞后损耗低等优点而为解决上述这些研究方向的问题提供了一个全新的思路和可能的突破口。在本论文中，我们以Gd．A1

4、．TM系大块金属玻璃作为研究对象，采用XRD、DSC、PPMS以及扫描电镜等手段，对该体系合金的非晶形成能力、热稳定性、相变以及磁热效应进行了较为系统的前期研究。一、通过热力学计算和试验研究相结合的方法比较系统地研究了Gd．A1．TMV上海大学博士学位论文合金体系的非晶形成能力，获得了Gd55A120Ni25、Gd55C020Fe5A120等非晶形成能力较好的大块金属玻璃，并在此基础上通过掺杂Fe替代Co或者掺杂La替代Gd进一步提高其玻璃形成能力；比较系统地研究了非晶化、掺杂对Gd-A1．TM合金的磁性能及磁熵变的影响。实验证明，非晶

5、化可以明显提高Gd55删i25合金的居里温度和磁熵变，此外我们还获得了迄今为止在2T外场条件下具有最大磁熵变的GdssC020FesAl20大块非晶合金。在此基础上，我们通过在Gd55A120Nh5合金中掺杂Fe元素以替代Ni元素，比较系统地研究了Fe掺杂对Gd-AbNi．Fe非晶合金磁热效应的影响，发现随着Fe含量的增加，Gd-AI-Ni-Fe大块非晶合金的居里温度升高，I△司峰值降低，但有效温区宽化，从而获得了成分连续变化的可控制性能的Gd基大块非晶合金。以Gd55A120Ni25对象，研究了Gd．AI-TM大块非晶的热稳定性和相变

6、过程。通过对GdssAl20Ni25大块金属玻璃的玻璃转变和晶化动力学的研究，获得Gd55A120Ni25大块金属玻璃的理想玻璃转变温度以及玻璃转变和晶化激活能，拟合Gd55A]20Ni25大块金属玻璃晶化过程的Kissinger方程和VFT方程，并利用这些方程模拟其连续加热转变图，然后结合等温退火转变曲线分析了这些大块非晶的热稳定性：此外，我们还研究了晶化过程中结构的变化和磁热效应的变化。关键词：大块金属玻璃玻璃形成能力热稳定性磁热效应相变vI上海大学博士学位论文ABSTRACTTurnbullandhisco-workerssugg

7、esteclthatthesupercooledliquidscouldaffecttheformationofmetalglassesandthuspredictedthepossibleformationofmetallicglassesbasedontheirresearchworkontheglassessince1958．Amorphousalloyshavethetypicalstructureoflong-rangedisorderedbutshort-rangeorderedatomiccharacteristics．A

8、ndtherefore，thematerialshaveattractedincreasinginterestsduetotheiruniquepropertiesincludingultra-highst