altmre系非晶合金形成及其晶化行为的研究

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1、摘要AI．TM．RE系非晶合金形成及其晶化行为的研究含．Al量超过85at．％的A1基非晶合金具有强度高和韧性好的优点，在部分晶化形成纳米fee．A1弥散强化非晶基复合材料后强度更是高达1500MPa以上，是迄今为止比强度最高的金属材料。但已有的Al基非晶合金由于非晶形成能力(GFA)低，只能通过快速凝固形成非晶薄带、粉末或箔片，使其实际应用受到很大制约。为此，提高A1基非晶合金的GFA和深入理解其晶化行为成为材料科学界亟待解决的课题。本文利用X射线衍射仪(Ⅺm)和差示扫描量热仪(DSC)分析了合金成分、元素置换、Zr和微量Ti／B加入对A1．Ni．La非晶合金形成及晶化行为的影响，获得

2、了下述主要研究成果：在A1．Ni．La合金中，La}=l',Ni更有利于提高GFA。Ce、Y部分置换La和少量Zr置换A185Ni6RE9合金中的RE基本不改变GFA，过量Cu、Co置换Ni和微量Ti／B的加入(特别是Ti)降低GFA。A1．Ni．La非晶合金晶化时具有四种不同类型的初生相，分别为单独fee—AI、fee—AI+bcc-(AINi)llLa3一like、fee—AI+bcc-(AINi)llLa3一like+MPl(未知亚稳相)和单独MPl，其中初生相为单独fee．AI的合金最大La含量不超过5％，高溶质含量(特别是高La含量)促进亚稳相的析出。Cu置换Ni和zr的加入促

3、进fee．A1的析出，Co置换Ni或增加I也原子半径与含量促进亚稳相的析出，Ce、Y部分置换La和微量Ti／B的加入对初生相影响不大。在元素含量变化或置换过程中，对于原子半径大于Al的元素，影响初生相类型的主要因素是原子的扩散速度；对于原子半径小于Al的元素，主要因素则是平衡态时原子在Al中的最大固溶度品戤。原子扩散速度越快或原子在砧中的Sn戤越大，fee．A1越易析出，反之亚稳相越易析出。上海交通大学工学博士论文高溶质含量(特别是高La含量)提高A1．Ni．La非晶合金的热稳定性。Co置换Ni显著提高热稳定性，Ce、Y部分置换La署i3微量Ti／B的加入(特别是Ti)均稍微提高热稳定性

4、，Cu置换Ni显著降低热稳定性，Zr与Co一起置换A185Ni6RE9合金中的RE则更显著提高热稳定性。所考察的四系列合金(AIsTNi6RE7、A185Ni6RE9、AlasNi6RE7C02和A185Ni6RE5C02Zr2)热稳定性在RE从La变化为Ce时基本保持不变，接着当RE经Nd向Y变化时逐渐降低。础基非晶合金的热稳定性通常可由具有最小溶质含量的富A1金属间化合物的熔点％结合原子间混合热出了mlx来解释，％越大或卸仅越负，热稳定性越高。AI．TM-RE和A1．Ni．Cu(Co)．La合金的晶化开始温度疋1对参数万(=∑C：Lj+以。毛。灿，式中，q和‰i分别为第种溶质原子的相

5、对原子百分含量和形成富A1金属间化合物的熔点，c：。和％’A1分别为溶剂原子A1的剩余原子百分含量和熔点)均呈现较好的直线关系。A1．Ni．La非晶合金在指定加热速率时的热稳定性低于块体非晶合金，但却具有更好的长期热稳定性。适量Cu、Co置换Ni和Ce、Y部分置换La提高长期热稳定性，Zr的加入、RE类型与含量对A1．Ni-RE合金长期热稳定性的影响较复杂，微量Ti／B的加入不提高长期热稳定性。高溶质含量(特别是高La含量)促进Al—Ni．La非晶合金玻璃转变的出现和过冷液相区的稳定。Co置换Ni和Y部分置换La增强玻璃转变，Cu置换Ni减弱玻璃转变，Ce部分置换La不影响玻璃转变，Zr

6、与Co一起置换A185Ni6RE9合金中的RE更显著增强玻璃转变。所考察的四系列合金中，只有A185Ni6RE9和A185Ni6RE5C02Zr2合金的过冷液相区宽度△足按La、Ce、Nd和Y的次序逐渐增大，且后者的递增趋势更明显。Al基非晶合金的玻璃转变可由溶质原子与溶剂原子Al间的电负性差值越1Ⅳ结合原子间混合热俨来解释，世掰越小或出了mⅨ越负，△瓦越大。A1．Ni-La合金的玻璃转变根据与电负性差值有关的参数痧(=∑c；[AENil，式中，Ci和△E?V；分别为第种溶质原子的原子百分含量和电负性差值)、非晶形成焓厨0蛳和万的大小均可分为两个区域，即出现玻璃转变的合金对应有拉0．05

7、16、摘要A矿。加≤．1O．23kJ／mol和送_566．5。A1-NioLa非晶合金第一晶化反应的表观激活能岛l与初生相类型有密切关系，表现为共晶型晶化大于初晶型晶化，且析出相越多，尾，越大。Ce、Y部分置换La使磊1先提高后基本保持不变，微量Ti／B的加入基本不改变邑l’Cu、Co置换Ni分别使El降低或先提高后降低。Zr置换A185Ni6RE9合金中的RE后的历l变化依赖于RE的类型。在所考察的四系列合金中，A187Ni6RE