非晶合金形成熔體的熱力學(xué)性質(zhì)、脆性和非晶形成能力相關(guān)性研究.pdf

1、非晶的形成是凝聚態(tài)物理基礎(chǔ)理論中一個(gè)重要問題和難題，涉及動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的眾多前沿問題。通過研究金屬非晶形成熔體的熱力學(xué)特征、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)相關(guān)性，預(yù)測材料的性質(zhì)，對實(shí)際生產(chǎn)提供參考。本文以熱力學(xué)性質(zhì)、脆性和非晶形成能力(glass forming ability, GFA)相關(guān)性研究為主線，通過DSC熱分析、比熱測量、高溫黏度測量等試驗(yàn)手段對La基、Sm基和Al基非晶合金展開研究。
　　 對于La基非晶合金，被廣泛接受的熱力學(xué)脆

2、性參數(shù)F0.8、G3/4和動(dòng)力學(xué)脆性參數(shù)m在一定程度上存在一致性。從這兩個(gè)熱力學(xué)脆性參數(shù)的定義（過剩熵曲線的截距）出發(fā)，如果截距取不同的位置就會產(chǎn)生不同的結(jié)果，這種定義熱力學(xué)脆性的方法之所以會產(chǎn)生歧義，是由約化過剩熵曲線和Angell曲線的不同形狀導(dǎo)致的。以斜率代替截距，本文定義了新的熱力學(xué)脆性表達(dá)式m△s和M△S，其中M△S與m成正相關(guān)，優(yōu)于F0.8、G3/4和m△s。在快速冷卻制備大塊非晶的過程中，Tm（脆性區(qū)域開始階段）處的熵變速

3、率，對于決定非晶形成在脆性區(qū)域的液體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有重要作用。
　　 對Al-(Ni)-Yb體系黏度η、過熱脆性M和GFA的研究表明，對于Al-Yb二元合金，原子百分比為8～11的范圍內(nèi)，熔體液相線黏度值ηL隨Yb的增加而上升，且與合金非晶形成能力成正比。加入過渡金屬Ni后，Al-Ni-Yb三元體系中GFA增強(qiáng)，液相線黏度ηL升高。在Al-Yb和Al-Ni-Yb兩種體系中，表征黏度變化率的流變激活能E和過熱脆性M都可以在一定范圍內(nèi)

4、與合金的非晶形成能力正相關(guān)，后者的應(yīng)用范圍更廣泛，但在描述多種體系的非晶形成能力時(shí)都存在不足，如何使黏度更廣泛的應(yīng)用于GFA的預(yù)測還需要進(jìn)一步的研究。
　　 在對熱力學(xué)性質(zhì)和非晶形成能力的相關(guān)性研究中，提出了量化的參數(shù)A表示比熱在熔體和過冷液體間轉(zhuǎn)變時(shí)比熱的變化速度。發(fā)現(xiàn)對于Al基邊緣非晶合金A較大（＞35×10-3J/mol*K2），而對于大塊非晶，A普遍較小(＜35×10-3J/mol*K2)。但在實(shí)驗(yàn)研究的La基、Sm基和