ZrCoAl系非晶合金的团簇式成分设计方法及性能研究

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1、硕士学位论文Zr-Co—AI系非晶合金的团簇式成分设计方法及性能研究CompositionDesignMethodologyandPropertiesofZ卜Co-AlAmorphousAlloysDerivedfromtheirClusterFormulae作者姓名：学科、专业：学号：21QQ墨QQ鱼完成日期：2013—-4-—27大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果

2、。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：盘二么二细盘童婚佥垒．：醯因盛五盛佥逢津壶邀盈叠必弪盈焦作者签名：：3塑拯日期：垒!!三年』--月jL日大连理工大学硕士学位论文摘要非晶合金的形成是固体物理和材料科学领域的基础问题。人们一直试图理解复杂多组元非晶合金的成分规律及其高非晶形

3、成能力问题，这是发展大非晶形成能力、高性能和低成本非晶合金的重要基础。鉴于非晶合金以近程有序结构为特征，且近程有序主要体现在第一近邻配位多面体团簇结构上，团簇概念被大量用来探索非晶合金结构，并可用以此阐释和推断大非晶形成能力合金的成分特征。我们前期建立的“团簇加连接原子”模型将非晶合金可看作由基础团簇与占据团簇间空隙位置的连接原子两部分构成。相应的，非晶合金的结构与组分特征可用[团簇](连接原子)x描述，这里，X为连接原子数目与团簇的数目比。“团簇+连接原子"模型将非晶合金的结构与成分信息有机统一于团簇成

4、分式中。如果我们合理地确定出非晶合金的团簇式，由其就可得到合金确切的化学成分。这就是基于“团簇+连接原子”模型的非晶合金团簇式定量成分设计方法，其实施主要包括二元非晶基础团簇式的确立及其合金化过程。Zr．Co．A1系为重要的非晶形成体系，本文将通过非晶合金的团簇式设计方法对其进行再研究。具体的，将从Zr．CoZ．元系出发，解析与阐释非晶相关的共晶化合物结构及共晶点成分，以其为基础建立Zr．Co—A1系的非晶团簇式，设计与制备具有大非晶形成能力的Zr．Co．A1合金，并测试分析Zr-Co．A1块体非晶的热学

5、与力学等性能，为发展具有优良综合性能的Zr—hl-Cot}晶合金提供理论与实验依据。论文主要研究结果如下：1．解析了t112．ZrzCo与cP2．ZrCo共晶相的基础团簇，分别为以Co为心的C03Zr8与以Zr为心的Zr7C08团簇。以其为基础可将Co．Zr二元非晶系的主要共晶点成分——Zr46．6C053．4、Zr65C035和Zr78．5C021．5用团簇式精确解析成：[ZrTC08](CoZr)=Zr47C053、[C03Zrs](C02Zr)=Zr64．3C035．7和[C03Zrs]Zr3=Zr

6、vs．6C021．4。2．本论文着重Zr基Zr-Co．Al非晶研究，因此将C03Zr8作为构筑非晶团簇式的基础团簇；分别以Co／Zr为连接原子，结合非晶形成的原子尺寸与电子浓度判据，确定出Zr．CoZ．元非晶的四个基础团簇成分式：[C03Zr8]Co、[C03Zr8]C02、[C03Zrs]C03和[C03Zrs]Zr；由于共晶点与非晶形成关系密切，我们将两富Zr共晶点的团簇式[C03Zr8](C02Zr)与[C03Zrs]Zr3也作为Zr．Co二元基础非晶团簇式进行合金化，以作比较。3．引入第三组元Al

7、，替换上述六基础团簇式中C03Zrs团簇壳层上的Co和zr，在原子尺寸上Co+Zr=2A1，由此获得六个Zr-Co一舢非晶成分：fC02ZrTAl2]Co、Zr．Cm灿系非晶合金的团簇式成分设计方法及性能研究[C02ZrTAl2]C02、[C02Zr7A12]C03、[C02Zr7A12]Zr、[C02Zr7A12](C02Zr)和[C02Zr7A12]Zr3，其对应的原子百分比成分分别为Zrs8．3C025A116．7、Zrs3．8C030．8灿15．4、Zr50C035．7A114．3、Zr66．6C

8、016．7灿16．7、Zr57．iC028．6All4．3和Zr71．4Col4．3A114．3。水冷铜模吸铸实验表明：除Zr71．4Col4．3A114．3与Zr66．6Col6．7A116．7外，其余成分处都可得到临界直径大于2mm非晶棒；Zr58．3C025A116．7、Zr53．8C030．8All5．4和Zr57．1C028．6A114．3非晶的临界直径超过8mm；其中，[C02Zr7A12]C02[]簇式对应的Zr