Cu-Zr二元大塊金屬玻璃的形成、熱穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)不均勻性研究.pdf

1、以往對(duì)大塊非晶合金的研究多集中在多組元合金體系，若想獲得高的非晶形成能力，通常要求合金成分要大于或等于三個(gè)組元以上。二元合金由于化學(xué)組成簡(jiǎn)單，是研究非晶形成能力、晶化動(dòng)力學(xué)和熱穩(wěn)定性的理想材料。從熱力學(xué)角度，二元合金有著完備的相圖，并且其共晶溫度低，這些都為研究金屬玻璃的形成能力提供了理想的理論模型。然而根據(jù)“混亂原理”，以及Inoue和Johnson等人總結(jié)的著名的3個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，通常認(rèn)為二元合金缺乏復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，僅僅通過(guò)快速冷卻很難形成

2、二元大塊非晶合金。但是隨著非晶研究的深入，迫切需要進(jìn)一步了解二元合金形成機(jī)理。而關(guān)于二元大塊非晶合金的制備與研究工作，到目前為止所見(jiàn)報(bào)道較少。因此，采用深過(guò)冷加急冷的手段，最大程度地實(shí)現(xiàn)非平衡凝固，突破三組元的限制，制備具有應(yīng)用前景的二元大塊非晶合金，具有重要的工程價(jià)值和科學(xué)意義。 本論文以Cu-Zr二元大塊金屬玻璃作為研究對(duì)象，采用XRD，DSC，HREM等手段，對(duì)這一體系的玻璃形成能力，熱穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)不均勻現(xiàn)象進(jìn)行了研究

3、。具體工作如下： 首先，研究了Cu-Zr二元合金的玻璃形成能力，并發(fā)現(xiàn)Cu50.3Zr49.7合金的玻璃形成能力最佳，驗(yàn)證了γ*的預(yù)測(cè)結(jié)果。合金的最佳玻璃形成能力不在共晶點(diǎn)處，這與多組元和深共晶原則明顯相背。因此，熱力學(xué)參數(shù)γ*能比較有效地確定二元合金體系中擁有最佳玻璃形成能力的合金。 其次，研究了Cu50.3Zr49.7大塊金屬玻璃的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性和晶化動(dòng)力學(xué)。利用Kissinger方程和Vogel-Fulcher-Ta

4、mmarm(VFT)方程分別擬合大塊金屬玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和加熱速率之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VFT非線性擬合得更好。同時(shí)，利用VFT得到的連續(xù)加熱轉(zhuǎn)變曲線也更符合等溫測(cè)得的“溫度-反應(yīng)時(shí)間”關(guān)系圖即TTT曲線。 最后，研究了Cu50.3Zr49.7二元大塊金屬玻璃鑄態(tài)試樣從表面到內(nèi)部不同區(qū)域的不同結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，冷卻速率對(duì)Cu50.3Zr49.7二元大塊金屬玻璃的組織結(jié)構(gòu)有著顯著地影響，隨著冷卻速率的降低，Cu50.3Zr49.