Ti基合金的非晶形成能力的研究.pdf

1、本文以Ti基合金為研究對(duì)象，并以Ti-Cu二元體系為重點(diǎn)，采用了第一性原理并結(jié)合一些熱力學(xué)基本方法和計(jì)算相圖學(xué)方法，研究了Ti-Cu二元體系的金屬間化合物的性質(zhì)，以及其在非晶合金的晶化過(guò)程中所起的作用。并在此基礎(chǔ)上初步研究了Ti-Cu二元體系的非晶形成能力。
　　采用第一性原理計(jì)算了Ti-Cu二元體系基態(tài)下的穩(wěn)定化合物的能量、晶格常數(shù)和體彈性模量。在與實(shí)驗(yàn)值相比較后，得出所采用方法具有較高的準(zhǔn)確性。計(jì)算了兩種亞穩(wěn)相CuTi和CuT

2、i3的能量，并且得到了它們的體彈性模量、晶格常數(shù)和原子坐標(biāo)以便于和后續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較。同時(shí)，做出了Ti-Cu二元體系基態(tài)下的能量隨成分變化曲線，并由基態(tài)下的能量隨成分變化曲線推斷出了Ti55Cu45非晶合金的晶化產(chǎn)物。
　　在第一性原理的計(jì)算的結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算相圖學(xué)的方法重新優(yōu)化得到了Ti-Cu二元體系的熱力學(xué)參數(shù)，得出了該二元體系的相圖。首先，從文獻(xiàn)中收集了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)其中一些數(shù)據(jù)采用差熱分析進(jìn)行驗(yàn)證，為后面的優(yōu)化

3、工作打下了良好的基礎(chǔ)。之后，在上面收集得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)Ti-Cu二元體系的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得出了新的熱力學(xué)參數(shù)。最后，在第二步得到了Ti-Cu二元體系的熱力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，做出Ti-Cu二元體系的相圖。在相圖中，明確的表示出了具有L10結(jié)構(gòu)的CuTi可以存在的溫度區(qū)間，并將Cu4Ti作為一種金屬間化合物來(lái)處理，并且將原相圖CuTi3附近進(jìn)行了一些修正。
　　在優(yōu)化得到的相圖的基礎(chǔ)上，在CuTi和CuTi3兩相共存區(qū)

4、里選擇了三種成分的合金進(jìn)行研究，分別為：Ti58Cu42、Ti62Cu38和Ti54Cu46。用磁控鎢極電弧爐制備得到了50至70微米厚的非晶合金薄帶。采用差示掃描量熱法對(duì)其熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明：樣品中均存在著非晶相，且在試樣中所占的比重均較大。同時(shí)，為了研究試樣中晶態(tài)相的數(shù)量與成分，采用了X射線衍射儀來(lái)分析樣品中的相組成。結(jié)果表明：厚度約為50微米的Ti58Cu42，非晶相所占比重較大；而在100微米厚的Ti58Cu42中

5、則出現(xiàn)了較多的晶態(tài)相，比較明顯的析出相有：Cu3Ti、Cu4Ti3和CuTi2；同樣，對(duì)于Ti62Cu38非晶合金，增加厚度并沒有導(dǎo)致更多的晶化相的析出；Ti54Cu46的XRD譜圖，與Ti62Cu38非晶合金類似，表明晶化相的數(shù)量無(wú)法與非晶相的數(shù)量相比較。隨后，在共晶點(diǎn)附近選取，并采用了銅盤甩帶的方法制備得到了三種成分的非晶合金Ti55Cu45、Ti57Cu43和Ti60Cu40。差示掃描量熱法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：這三種樣品都含有比較多的