锆基非晶合金导电特性及微观机理研究

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1、锆基非晶合金导电特性及微观机理研究摘要非晶合金是一种新型金属材料，独特的长程无序、短程有序的原子结构赋予其优异的物理、化学和力学性能。在过去的十几年中，非晶合金导电特性的研究一直是个重要而又未获解决的基本课题。本文选取具有很强非晶形成能力和优异性能的Zr基非晶合金作为研究对象，分别采用铜模铸造法和单辊熔体急冷法制备出了块状非晶合金zr55AlloNi5Cu30和带状非晶合金Zr70Cu20Nilo，并用X射线衍射及差式扫描量热分析确定合金的非晶态结构。利用四端法研究了Zr基非晶合金铸态样品的低温电阻特性及退火程度不同的Zr70Cu20

2、Nilo带状非晶样品中电子散射的微观本质。主要实验结果和结论如下：(1)块状非晶合金Zr55AlloNi5Cu30及带状非晶合金Zr70Cu20Nilo都具有很高的室温电阻率，且在83K～293K的温度范围内，电阻温度系数(TCR)均为负值。两样品的p一丁曲线拟合都满足p=‰+D丁+E丁2关系，其中D<0，p0，负的顾主要来自于局域自旋涨落，正的，项可以用推广的Faber-ziman理论进行解释。(2)块状非晶合金Zr55A110Ni5Cu30及带状非晶合金Zr70Cu20Nilo的电阻温度系数随温度的增加而增加，呈线性关系，其中块状

3、样品的电阻温度系数随温度的增加变化得更快一些。(3)条带状非晶合金zr70Cu20Nilo经不等温退火后，样品的室温电阻率随退火温度的升高逐渐降低。第二晶化放热峰对应的温度为TcR转变的临界温度。利用自由体积模型很好地解释了退火对非晶合金导电特性的影响。(4)条带状非晶合金zr70Cu20Nilo经385℃等温退火后，样品的室温电阻率随退火时间的延长先增大后减小，结构弛豫是导致这种现象的主要原因。关键词：非晶合金，电阻率，晶化，自由体积InVeStigationsofEIectncaIResiStiVityandMiCroStruct

4、ureSofMeta¨icGIassAbStraCtMetallicglassisakindofnoVelmetalmaterialwithashort一砌georder(谢thout10ng—rangeorder)ontheatomicscale．Thisclassofmaterialhasexcellentphysical，chemicalandmechallicalpropeniesduetotheuniquestructure．TheinVestigationoftheelectricalresistiVit)，ofmetal

5、licglasshaSalwaysbeenanessentialtopicoVertllelastdecade．Inthedissertation，Z卜baSedmetallicglaSswaschosenforitssuperiorglaussfo珊ingabilityandmechallicalpropenies．111eZr55AlloNi5Cu30bulkmetallicglaSsw嬲producedbycoppermoldmethod．ThenbbonsofZr70Cu20Nilometallic91asseswerepro

6、ducedbysingle·rollmeltquenchmethod．Amo印housstmctLlreofthealloyswasconfinIledbydi虢rentialsc黜lingcalomlet巧(DSC)andx—raydi箭action(XRD)experiments．TheelectricalresiStiVit)，haSbeenmeasuredforthe锄orphousand锄ealingZr-basedmetallicglassesbyFour-LinesMemod．’IhemainexperilIleIIta

7、l1．esnlltsandconclusionsarelistedasf．ollows：(1)ThebuIkmetallicglassZr55AlloNi5Cu30andmeribbonofmetallicgl嬲sZr70Cu20『Niloshowramerhighresistivit)，andnegatiVetemperatIlrecoe箭cientof也eelectricalresistivity(TCR)duringthetemperaturef幻m83Kt0293K．7I飞e觚os锄plesfitforapolynomialo

8、fp=po+Dr+Er2(DD)．Inthispolynomial，thenegativecoe币cientofriscontributedbyLocalizedspinFluctuations，andtl：I