cu基非晶合金晶化过程和微结构研究

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1、浙江入学硕士学位论文摘要余属玻璃，也称为非晶态合金，是炽热的金属熔化物在瞬间骤冷的情况下，由于原子来不及重新排列成规贼的晶体，从而把液态下无规贝IJ排列的原子冻结下来而形成的，并在一定温度范围，这种状态保持相对稳定。由于其结构与玻璃非常相似，是一种亚稳态的结构，具有短程有序，长程无序的特征，所以才被称为金属玻璃。由于金属玻璃特殊的微结构使其具有许多普通晶态合金材料所不具备的优良的力学、化学及物理性能，使之在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工业、运动器材乃至国防军事上具有广泛的应用潜力。利用其在超过冷温度区间的超塑成形能力，可

2、以进行微型零件及微型模具的成形，并实现复杂形状零件的近终成形。近年来，科学界和材料工程界对大块非晶合金进行了广泛地研究，并且取得了很大的进展，但它仍是处于研究阶段的薪型材料，在理论和实际应用中还有许多问题亟待解决，主要体现在以下几个方面：l目前对大块金属玻璃形成能力的本质认识还不足，没有一种成熟的理论指导如何寻找具有较高玻璃形成能力的合金成分；2没有成熟的物理模型来解释金属玻璃合会的短程有序、长程无序结构及各组元之间的相互作用形式；3金属玻璃合金中玻璃化转变过程和晶化过程的理论认识还有待进一步研究；4如何把块体金属玻璃的尺寸做得

3、更大、降低制备要求，实现工业化大规模生产；5金属玻璃合金的应用研究，开发金属玻璃合金的应用潜力。近些年开发的Cu基大块金属玻璃体系具有材料成本低、高的玻璃形成能力和优异的机械性能等优点，铜基大块金属玻璃必将适合作为新型的工程材料。据最近报道，Cu．Zr--元体系具有惊人的玻璃形成能力。这无论对大块金属玻璃的理论研究还是工业应用都具有极其重要的意义。本文全面综述了金属玻璃合金的非晶态物理和研究发展过程、总结了该合金特殊的制备方法、优异的性能和应用前景、并介绍了对于研究这种特殊结构合金先进的测试手段。V浙江人学硕士学位论立采用差热分

4、析技术(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、正电子湮灭技术及以同步辐射为光源的服位高温xRD测试、高能x光衍射技术、扩展边精细吸收谱技术(EXAFS)等先进的研究手段，系统研究TCu—Zr—A1一Ag、cu—Zr—A1、cu—zr金属玻璃合会体系的热稳定性、原子短程结构、及玻璃转变和晶化过程的部分热力学和动力学问题，并取得一些令人欣喜的结果，对丰富大块金属玻璃相关领域的理论和今后该体系的工业应用将会起到一定作用。研究结果表明，CuZrAl金属玻璃合金体系中加入元素Ag将有效增加合会的超过冷液态区的宽度，当A

5、g含量为15m．％Ag时，△T；值达到最大为110K。此合余可能具有Cu基金属玻璃合金中最大的超过冷液态区的宽度。Ag元素的加入提高了合金中不同元素原子的堆积效率并提高了合金内部结构的复杂度，最终提高了体系的热稳定性。Cu50Zr45A15金属玻璃合金的EXAFs测试结果表明距离中，bZr原子2．70A处有5个cu原子配位，在距离中心zr原子3．14A处有5个zr原子配位。cu5。zf45A15金属玻璃的第一壳层主要由zr—Zr、Zr-Cu和Cu—cu原子对组成。cu50zf45A15金属玻璃合金在加热到783K时同时析出四角的

6、CuZrz相和正方的Culozr7相，这种共晶转变可能与该合金具有宽超过冷液态区和高％和y值有关。在最新发现的Cu．zr二元大块非晶合金体系中，玻璃形成能力对合金成分非常敏感，研究表明具有最佳玻璃形成能力成分的合金同临近成分的cu—zr合金在微结构上没有明显差别，它们相似的原予结构为：原子间距从1．74到3．76A范围内的第一壳层配位数N。14，在中心原子Cu原子周围距离2．53A处有7个Cu原子和距离为2．70A处有5个zf原子。在中心原子zr原子周围2．70盖处有4吟'Cu原予和距离为3．05A处存在数目不定的zr原子。本文

7、最后一部分工作研究了在CuCoAI合金制备过程中，真空度对其结构和力学性能的影响。这是在上述课题进行过程中偶然发现的一个有趣的问题，在这里也总结了其研究结果。关键词：金属玻璃合金玻璃形成能力热稳定性微结构晶化过程VI浙江人学硕士学位论义AbstractMetallicglasses，whicharealsocalledamorphousalloys，arepreparedbyquenchedthemeltingalloyswithafastrate．Duetotheveryshorttimefortheatomstoarrang

8、etotheregularcrystallinestructure，thequenchedalloyskeepthedisorderatomicstructureinliquidstate．Thisstructurewillbestableinatemperat