y基非晶态合金的制备及性能研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要自从上个世纪六十年代美国加州理工大学的P．Duwez等人采用熔体快速冷却法首先制得Au-Si非晶合金后，非晶态合金具有的独特的物理性能、化学性能、力学性能和耐腐蚀性能而引起了广泛的关注和极大的兴趣。寻找非晶形成能力更强的合金成分系列，一直是许多科研者努力的方向。稀土基非晶合金自1989年问世以来，就以极强的非晶形成能力及独特的性能而引起研究者的普遍关注。本论文用单辊急冷法制备新型的Y-(Ce，Pr。Nd，Sc，Zr)-A1-Co系非晶合金，对这一体系的非晶形成能力以及热稳定性进行了研究和分析。进而选取

2、其中非晶形成能力最好的Y46zrl0A124C020和Y4lScl5A124C020合金，进行晶化动力学和力学性能的研究，得到如下结论：(1)稀土元素Ce，Pr和Nd分别替代Y纠～124C020合金中的部分Y(5～20at．％)时，提高了Y基合金的非晶形成能力。随着添加元素含量的增加，合金的热力学参数亦随着变大，其过冷液相区间△Tx，约化玻璃转变温度T。和参数y最大值分别达到62K，0．688和0．417。运用热力学和熔体微观结构竞争的理论解释了出现这种现象的原因。实验结果表明，通过添加电子结构不同于合金的主要组成元素，但原

3、子半径相近的元素，可以有效提高合金的非晶形成能力。(2)zr和Sc分别替代Y54124C020合金中的部分3((5～20at．％)时，提高了Y基合金的非晶形成能力。其qbY46ZrloAl24C020的玻璃转变温度L，晶化开始温度L和熔点L分别为660K，724K和1026K，ATx为64K，T懵为0．626，，为0．422。Y4lSolsAl24C020的k，L和L分别为643K，717K和967K，ATx为74K，k为O．641，，为O．436。可见在Y5△124C020非晶合金中用10(at．％)便宜的zr替代Y4lS

4、cl5A124C020中的15(at．％)Sc可以达到基本相同的非晶形成能力，并从组元个数、原子半径、混合热和电负性的角度分析了其具有好的非晶形成能力的原因。(3)研究了Y5弘124C020，Y44hlo鲥24C020和Y4lSclAl24C020三种非晶合金的晶化行为。在匀速升温晶化方式下，用Kissinger方法计算了Y56A124C020的玻璃转变、开始晶化和晶化峰表观激活能△Eg，△Ex和△Ep分别为390．15kJ／mol、257．02kJ／mol和267．28kJ／mol；Y46zrl0A124C020的分别为4

5、15．64kJ／mol、279．74kJ／mol和319．5lld／mol；Y4lScl5A124C020的分别为474．17kJ／mol、307．12kJ／mol和291．48kJ／mol。中南大学硕士学位论文用Ozawa'法计算Y54124C020的玻璃转变、开始晶化和晶化峰表观激活能分别为381．15kJ／mol、255．54kJ／mol和265．25kJ／mol：YkzrloAl24C020的分别为405．42kJ／mol、277．44kJ／mol和315．28kJ／mol：Y4lScl5A124C020的分别为46

6、1．08kJ／mol、303．56kJ／mol和288．72kJ／mol。按两种方法计算获得的激活能具有很好的一致性。实验结果表明，分别添JJll10(at．％)Zr和15(at．％)Sc可以提高非晶合金的热稳定性。因此，在Y56舢24C020非晶合金中用10(at．％)Zr替代Y4lScl5A124C020中的15(at．％)Sc可以达到和Y4lScl5灿24C020基本相同的热稳定性。(4)实验结果表明：Y56A124C020，Y“zrl扭124C020和Y4lScl5～24C020非晶合金薄带试样，冷却速度越小，HV值

7、越大；三种非晶合金均随着退火温度的增加显微硬度有所增加，并从自由体积角度加以分析。因而在Y5△124C020非晶合金中用10(at．％)的zr代替Y4lscl5A124C020中的15(at．％)Sc无论在淬态或退火态都可以达到更高的硬度。关键词Y基非晶合金，非晶形成能力，热稳定性，晶化动力学，力学性能Ⅱ中南大学硕士学位论文AbstamtAbstractSincethefirstreportofsuccessfulpreparationofamorphousalloysbyP．Duwezeta1．thematerialsha

8、veattractedincreasinginterestsduetotheiruniquemechanical，magnetic，electricalandchemicalproperties．Searchingalloyswhichhavemorepowerfulglassformin