cuzrti基块体非晶合金的合成及晶化行为的研究

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1、济南了：学硕f：学位论文摘要Cu基非晶合金，特别是Cu．Zr-Ti体系因其强度高、硬度高、塑性好而成为极具应用前景的非晶合金材料，并引起众多研究者的注目。本文在Cu．Zr-Ti体系中加入少量其他元素，以感应加热铜模冷却的方法制备得到块体非晶合金，并对所制备合金的热力学稳定性进行了分析，找到一系列具有较大尺寸、较好热力学稳定性、有应用前景的Cu基非晶合金。本文通过二元共晶比例法设计Cu．Zr-Ti系列合金成分，用铜模喷铸法制备出一系列三元体系块体非晶合金：Cu44Zrl8Ti3s、Cu43．5Zr9Ti47．5、Cu44．5Zr27Ti28．5、Cu45Zr36Til9、Cu45

2、Zr45．5Ti9．50随着元素原子百分含量的变化，合金的非晶形成能力变化显著。X射线衍射图表明：Cu44Zrl8Ti38、Cu43．5Zr9Ti47．5、Cu44．5Zr27Ti28．5、Cu45Zr36Til9制得的直径为5mm的棒状合金为非晶态，而Cu45Zr45．5Ti9．5成分的非晶最大直径为3mm。对Cu．Zr-Ti系列合金进行的DSC分析结果表明，Cu45Zr36Til9的主要热力学参数为Tg-377．80C、Tx=4181．30C、／xTx=40．50C、丫=0．367，说明合金具有相对较好的非晶形成能力。而本试验中制备出的Cu45Zr45．5Ti9．5'直径为

3、3mm说明此合金成分的非晶形成能力相对较弱。在三元Cu45Zr45．5Ti9．5合金中加入少量金属元素舢和Sn，用铜模喷铸的方法成功制备出了一系列四元非晶合金—-Cll45Z“5．5．xT砒砧x、Cu45Zr45．5-xTi9．5Sn。[X(at％)=2、4、6]。X射线衍射分析表明Sn和灿元素加入后XRD谱线上只有一个漫散射峰，说明制备出的直径为5mm的棒状合金为非晶态，提高了Cu．Zr-Ti三元合金体系的非晶形成能力。DSC结果表明：Cu45Zr39．5Ti9．5A16体系过冷液体温度区间为61．4oC，说明此合金具有较好的热稳定性，在加热过程中抵抗晶化的能力较强。丫值为0

4、．391，表明此合金具有较强的非晶形成能力。随着Al原子百分含量的增多，合金的非晶形成能力逐渐增强；Cthl5Zr39．5Ti9．5Sn4体系过冷液体温度区间为56．5oC，^r值为O．394，明显高于Cu45Zr45．5Ti9．5的相应值。但与Al对Cu．Zr．Ti合金非晶形成能力影响趋势不同的是，随着Sn原子百分含量的增多，合金的非晶形成能力先增强后变弱。采用DSC分析对Cu45Zr39．5Ti9．5A16、Cu45Zr41．5Ti9．5Sn4块体非晶合金在连续加热条件下的非等温晶化过程进行了研究，设定升温速率分别为10、15、20、25。C／min。随DSC升温速率的增大

5、，非晶的特征温度不断向高温区偏移，其中晶化行为的动力学效应比其玻璃转变的动力学效应更为显著。由Kissinger和Ozawa方程获得的块体非晶合金晶化激活能(Ex)以及品化峰值激活能(岛i)，与己见报道的Cu．Zr-Ti体系VCu．Zr．Ti幕块体1r品仑令的合成及t帚化行为的研究进行比较，说明～和Sn的添加增大了第一晶化相所需克服的势垒，增加了形成晶化相的难度，在温度变化时有利于保持非晶态，在加热过程中抵抗晶化的能力较强。采用X射线衍射分析对Cu45Zr39．5Ti9．5A16、Cu45Zr41．5Ti9．5Sm块体非晶合金在连续加热条件下的晶化过程进行了研究，并对在不同加热

6、速率下发生晶化的试样进行XRD和SEM分析，经标定在以lO、15、20、250C／min的非等温晶化处理后Cu45Zr39，5Ti9．5A16中析出的相主要是Cu8Zr3、CuloZr7，SEM形貌表明晶粒均匀的分布在基体上；Cu45Zr41．5Ti9．5Sn6中析出的相主要是Cu5lZrl4、Cu5Zr，SEM形貌显示了大量的片状晶粒中夹杂着少量枝状晶，并且随加热速率的升高合金的结晶程度逐渐提高。关键词：块体非晶合金；热力学特征；非晶形成能力；晶化行为vI济南夕i学硕f。学位论文ABSTRACTInrecentyears，Cu·basedmetallicglasseshave

7、attractedwidelyattentionsinceitslowprice，excellentglassformingabilityandgoodmechanicalproperties．Inthispaper,thenewbulkyCu·-Zr·-Almetallicglassesweresynthesizedbyminoralloyingusingcoppermoldcasting．Theternarysystemisdescribedwithspecialreferencegiv