Al-X-Ce合金系非晶形成能力及其晶化行为研究

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1、出垄查耋堡圭鎏奎；；；当!：l耋；窒垒茎蜚鱼垄鐾簦垄垦基虽丝堑垫堑查摘要本文以X射线衍射技术(Ⅺ①)、差示扫描量热分析(DSC)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨电子显微镜(HRTEM)为主要研究手段，系统地研究了AI-Ni—Mg-Ce合金系的非晶形成规律，并详细研究了A1．Mg．Ce和A1．1M．RE(TM表示过渡族金属元素，RE表示稀土元素)非晶合金的晶化行为，此外，还对AIs3NiloCe7非晶合金的结构驰豫行为进行了研究。实验结果表明，通过向～．Ni—ce合金系中加入适量的Mg元素，能够在一个较宽的

2、成分范围内获得“准纳米-非晶”合金’，其具体成分范围如下：舢82Nil她MgxCes(49‘s5)；Als3Nilo．xMgxCe)(2盘亟)；AIs4Nil¨Mgxce6(29酬)。分析认为，AI二Ni—Mg-ce合金系中“准纳米-非晶”合金的形成主要归因于Mg元素的特殊性质，即Mg与其它组元之间具有较小的负的混合焓。通过对Al蝉Nil嘛MgxCe6合金系非晶形成能力(GFA)的研究发现，GFA与IAHXSJk口I成正比，与(耳z’埘)成反比，并在此基础上，提出一个新的判据口=lAtb

3、．Tm)来衡量合金的非晶形成能力。其中，彳Ⅳ表示混合焓，＆表示错配熵，死表示熔化开始温度，乃表示熔化结束温度，b表示波尔兹曼常数。发现在非晶态A182MgloCe8和AluMgloCe6合金的晶化过程中，亚稳相A192Ces作为初生相从非晶基体中析出。这一过程明显不同于一般富铝基非晶合金的晶化靓律，即fcc-Al作为初生相单独或与其它金属化合物一同在晶化过程的第一阶段从非晶基体中析出。非晶态Als2MgIoCe8合金的晶化过程可以归纳如下：在晶化过程的第一阶段，亚稳相A192Ce8作为初生相从非晶基体中析出

4、；在晶化过程的第二阶段，皿稳相A192Ces分解成fcc-A1和AhCe相，同时Aim2Mgl7相也从基体中析出，在此过程中还出现少量未知的亚稳相。晶化的最终产物为f＆．AI、AhCe和刖12Mgl7相。非晶态Ai¨MgloCe6合金的连续加热晶化过程类似于Als2MgIoCe8非晶合金，只是区别于在晶化过程的第二阶段没有出现未知的亚稳相，其晶化过程可简单表示如下：非晶基体_亚稳相A192Ces+非晶基体--*(fcc-Al+A14ce)+A112Mgl7。通过小注’：“准纳米·非晶”合金是由Nanogla

5、ssyalloy翻译而来的，详见第3章．IX对比AI-Mg-Ce(Als2MgloCes／Als4MgloCe6)和AI—Mg-Ni—Ce(Als2M96Ni4Ces／AIs4Mg：7Ni3Ce6／AIs4MgsNi2Ce6)非晶合金的晶化行为，发现少量的Ni加入到AI．Mg-Ce非晶合金中能够促使Rx-Al作为初生相在晶化过程中从非晶基体中析出。对比Als3NiloSi2Ce5和A185NiloCe5非晶合金的晶化行为发现，少量Si的加入能够把共晶型晶化的非晶合金舢85Niloce5转变为初晶型晶化的非晶

6、合金Als3NiloSi2Ces；对比AIsTNi7Nd6和A187Ni5C02Nd6非晶合金的晶化行为发现，少量Co替代Ni能够把初晶型晶化的非晶合金刖87Ni7Nd6转变为共晶型晶化的非晶合金AIaTNisC02Nde。通过Kissinger方法计算出A183NiloShCe5、A185NixoCe5、A187Ni7Nd6和AIs7NisC02Nd6非晶合金的晶化激活能分别为191、290、166和221kJ／mol。由此可以看出，Si的加入降低了非晶合金的晶化激活能，即降低了非晶合金的热稳定性；Co的

7、加入增加了非晶合金的晶化激活能，即增强了非晶合金的热稳定性。以DSC测试结果为依据，A183NiloCe7非晶合金的结构驰豫研究表明，其晶化过程的第二峰随预退火温度的升高(473K-533K)逐渐与第一峰合并在一起；随着预退火温度的进一步升高(533K-553K)又逐渐从第一峰中分离出来。AIs3NiloCe7非晶态合金在连续加热条件下和等温退火条件下经历了两种晶化机制。在连续加热条件下，fcc-Al和一种未知亚稳相在晶化过程的第一阶段一同从非晶基体中析出；而在等温退火晶化过程中，一种未知亚稳相单独从非晶基

8、体中析出。关键词：铝基非晶，晶化激活能，热稳定性，非晶形成能力，亚稳相。X出壅叁茎堡圭丝塞三；§；；l耋g垒垒蚤蜚鱼垄鸯墼垄星基鱼丝堑垄堑鸯ABSTRACTInthispaper,theglass-formingability(GFA)oftheAI-Ni-Mgbasedamorphousalloys，thecrystallizationbehaviorsofA1·Mg-CeandAi-TM-REamorphou