CuZr-基非晶合金電子輸運特性及熔體狀態(tài)與其GFA相關性.pdf

1、由于非晶合金具有獨特而優(yōu)異的力學、理化性能以及成形工藝性能,使其成為了極具應用前景的先進結構／功能材料。非晶態(tài)合金在熱力學上處于亞穩(wěn)定狀態(tài),在連續(xù)加熱、某一溫度點保溫等外部環(huán)境發(fā)生某些變化的情況下,會發(fā)生結構弛豫、形核及晶化轉變等現(xiàn)象。在這些變化發(fā)生的過程中,一些與之相應的參數(shù)變化可通過某個／些測試手段直接或間接地顯示出來,如DSC法測試、電阻法測試等。在眾多的非晶合金形成體系中,CuZr-基合金具有較強的GFA、相對簡單的制備工藝,所

2、用原料較經(jīng)濟,因此對其開展的研究可能就具有重要的技術和經(jīng)濟價值。
　　 在此背景下,本文選取玻璃形成能力較大且不同GFA的CuZrAl(Ag)非晶合金為研究對象,利用電阻法、差熱掃描量熱儀以及X射線衍射分析,從以下方面做了點工作:
　　 (1)采用直流四電極法測試合金熱歷史的改變對非晶態(tài)合金電阻率的影響。首先,測試Cu45Zr48Al7非晶合金在連續(xù)升溫條件下的電阻率曲線,根據(jù)約化電阻率溫度系數(shù)的變化情況,將晶化前的溫度

3、區(qū)間分成了三段(始溫-260℃,260℃-394℃,394℃-464℃)；其次,在前兩個溫度區(qū)間內,分別測試電阻率在循環(huán)升降溫過程中的變化情況,發(fā)現(xiàn)在第一階段(低溫結構弛豫區(qū))循環(huán)熱過程中電阻率存在可逆的變化,在第二階段(高溫結構弛豫區(qū))第一次循環(huán)熱過程中電阻率呈現(xiàn)出不可逆的變化規(guī)律,而在接下來的循環(huán)過程中又表現(xiàn)出可逆的現(xiàn)象。與淬態(tài)比較,歷經(jīng)循環(huán)熱后樣品的特征溫度點均向高溫區(qū)移動,且經(jīng)高溫弛豫區(qū)循環(huán)熱后的高于低溫弛豫區(qū)的；最后,對淬態(tài)樣

4、品分別在210℃、370℃等溫退火不同時間,發(fā)現(xiàn)在210℃退火會使特征溫度點也向高溫區(qū)移動,且隨退火時間的延長而增大,而在370℃退火時會誘發(fā)不可逆的結構弛豫,隨著退火時間的增加,弛豫進行的更加徹底。
　　 (2)基于直流四電極法研究元素取代／添加對GFA和熱穩(wěn)定性的影響及其機理探討。Ag取代其同主族相似元素,Cu45Zr48Al7中2at.％的Cu,使Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的玻璃形成能力高于Cu45Zr48Al7

5、非晶合金的,通過Ozawa公式計算得出Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的玻璃轉變激活能、晶化激活能均高于Cu45Zr48Al7非晶合金的,表明Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的熱穩(wěn)定性強于Cu45Zr48Al7非晶合金的；2at.％的大尺寸原子Y添加于Cu43Zr43Al7Ag7合金系中使其玻璃形成能力明顯得到提高,利用Kissinger方程計算玻璃轉變、晶化轉變表觀激活能的結果顯示,(Cu43Zr43Al7Ag7)98Y2非晶

6、合金的熱穩(wěn)定性高于Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的。
　　 (3)分別采用銅模吸鑄法和水淬法制備出了直徑5mm的Cu40Zr45Al7Ag8塊體非晶合金棒,借助DSC測試數(shù)據(jù),討論了不同制備工藝／冷卻速率對GFA的影響,并結合X射線衍射分析,初步探索了過熱度對合金熔體GFA及后續(xù)晶化影響的情況,發(fā)現(xiàn)玻璃形成熔體的GFA隨熔體過熱度的增加而增強,并且在同一退火溫度下,歷經(jīng)高過熱度的熔體所形成非晶的晶化孕育期更長一些。