大块非晶合金玻璃形成能力与液体脆性的研究

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1、山东大学博士学位论文摘要本文主要选择稀土基大块非晶合金为研究对象，系统地研究了它们的玻璃形成能力(GFA)、热膨胀行为及液体脆性，并对相关机理进行了探讨。利用高温X射线衍射仪研究了金属液体中团簇随温度变化的行为，提出了液体结构稳定性参数的概念，并就其与玻璃形成能力的相关性进行了讨论。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)以及热力学计算等方法，分析了RE55A125C020(RE=Co，er,Nd，Sm，Gd)合金系的玻璃形成能力，发现利用铜模吸铸方法制备成直径为2mm的合金棒时，只有Sm55A125C020和Gd55A125C020合金能够得到完全的非晶结构，Pr55A125

2、C020和Nd55A125C020合金得到非晶与晶体共存的结构，而Ce55A125C020只能得到晶体结构。因此，在五种合金中，Sm55A125C020和GdssAl25C020合金的玻璃形成能力最强，而Ce55A125C020最差。在此基础上深入研究了Sm55A125C020与Gd55A125C020合金的玻璃形成能力，利用铜模吸铸方法首次成功制备了直径达4mm的Sm55A125C020大块非晶合金棒和直径为2mm的Gd55A125C020大块非晶合金棒。并发现，与Gd55A125C020合金相比，玻璃形成能力强的Sm55A125C020合金具有更小的过冷液体脆性参数和更小的玻璃转变

3、温度处的吉布斯自由能差(△G卜。(疋))。采用热扫描方法计算了一系列Gd基大块非晶合金的过冷液体脆性参数(脚)，从小到大依次为：Gd55A125Cul0C05Ni5(朋=37)

4、外，发现在Gd基非晶合金的热膨胀曲线上，并没有因为从非晶念向过冷液态转变而发生热膨胀系数的增大，经分析认为这种反常的现象与合金在过冷液相区内的黏性流动能力有关。利用回转振动式高温熔体黏度仪测量了一系列La基和Sm基大块非晶合金的过热液体黏度，发现用Cu替代La55A125Ni20合金中的部分Ni以后，合金的黏度降低，黏度值从小到大依次为：La55A125Ni5Cu】5

5、28)

6、I／M))成正比关系。利用液态x射线衍射技术研究了Au．Si合金系的液体微观结构特征，发现在Au．Si合金系液体双体分布函数上主峰的右侧存在次峰，它是局域原子有序结构的反映。在Au85Sil5，Au81Sil9和Au75Si25二"种合金中，随着Si含量的提高次峰越来越明显，次峰强度最高的Au75Si25合金玻璃形成能力最强。根据经典形核理论和热力学理论提出了液体结构稳定性参数B的概念，定义如下，召：生蕊其中，，．。是液体中团簇的相关半径，哟绝对温度。参数B反映了液体中团簇尺寸随温度变化的快慢。iBi越小表明液体结构越稳定，越有利于非晶的形成。因此，可以用IBI来预测不同液体的玻璃形成

7、能力，即fBf越小玻璃形成能力越强。对AI．Cu合金系的液体结构稳定性与过热液体脆性进行了研究，发现随着Cu元素含量的提高，iBI增大，表明Cu元素的加入使液体中团簇尺寸随温度的变化增快，在宏观上表现为液相线温度附近黏度随温度的变化增快，即朋值的增大。在A1．Cu合金中，l曰I和肘具体表现为正的线性关系，这种相关性将液体的宏观动力学性质与微观动力学性质联系起来。关键词：玻璃形成能力；大块非晶合金；液体脆性；黏度；热膨胀ShandongUnive