ce基大块非晶合金的形成、热稳定性及力学行为研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要在过去十几年里，人们发现了许多新型多组元合金体系具有很高的非晶形成能力，能够在较低冷却速率的制备条件下形成大尺寸非晶合金。Ce基非晶合金是一种新的块状非晶合金材料，它具有低于开水温度的玻璃转变温度，室温强度和超高强度铝、镁合金相近，在开水中表现出超塑性，可以像聚合物塑料那样进行复杂的变形加工。该合金具有潜在的应用前景和重要的基础研究的价值，是研究玻璃转变、玻璃形成液体性质和近室温力学行为等相关问题的理想新材料。本文以铈基块体非晶合金为研究对象，采用XRD、DSC、准静态高温压缩和纳米

2、压痕等手段，对其玻璃形成能力(GFA)、玻璃转变和晶化动力学、高温均匀塑性流变及室温蠕变进行了研究并考察Fe元素添加对上述过程的影响。主要研究成果如下：(1)研究了多组元铈基合金的玻璃形成能力。一方面从Ce78Ni22共晶成分出发，通过添加Al以及利用相似原子的替代即La替代Ce，获得了具有较高GFA的{(Ceo．5Lao．5)o．78Nio．22}l睡xAl。系块体非晶合金。在此基础上，进一步系统研究了La、Ce的比例改变时{(Cel．xLax)o．7$Ni0．22}75A125体系的GFA。发现La元素

3、替代在一定范围内可以显著地提高Ce-Ni．AI合金的GFA，这与热力学上替代后的混合吉布斯自由能AG较替代前显著降低有关；另一方面，研究发现(Coo．72Cuo．28)90-。AIloFe，【系非晶合金的GFA在一定范围内随着Fe含量的增加而提高，分析表明这与Fe．Al间形成准共价键有关。(2)研究了铈基块体非晶合金的玻璃转变和晶化动力学。通过Ⅵ叮拟合计算出强度系数∥并由此计算出脆性指数小。在四元(Ceo．72Cuo．2s)9呶A110Fe。系列块体非晶合金中，强度系数D+随Fe元素的原子百分含量工的增加而

4、减小，而脆性指数肌值随Fe元素的原子百分含量x的增加而变大。较小的m值表明Ce基非晶合金具有强的过冷液体行为，然而加不能较好地反映各成分GFA的差异。利用Kissinger法计算得到的晶化驱动能玩、晶化反应速率常数岛能有效地解释GFA的差异，即Fe添加使尻增大或岛降低，增强了过冷液相的热稳定性，从而提高了合金的GFA。V上海大学硕士学位论文(3)研究了铈基块体非晶合金的高温均匀塑性流变行为。(Ceo．72CUo．28)90A1IO和(Ceo．72Cuo．28)85AlloFe5两种块体非晶合金的流变行为依赖

5、于温度和应变速率，随着温度的降低或应变速率的增大呈现出牛顿流变向非牛顿流变的转变，可用基于自由体积模型的过渡态理论来定量描述。两合金在过冷液相区的均匀塑性流变是多原子协同运动的过程。Fe元素的加入使流变过程的驱动体积吃增大。(4)采用纳米压痕法研究了铈基块体非晶合金的室温蠕变行为。Ce基块体非晶合金疋较低，在纳米压痕实验中出现了室温蠕变现象，表现为粘弹性材料特性。压痕蠕变数据很好符合五组元广义Kelvin模型。(Ceo．72Cuo．28)90Allo块体非晶合金的模量在已发现所以非晶合金中最低，(Ceo．7

6、2Cuo．28)85A1loFe5具有相对较高的弹性模量和硬度，蠕变位移、蠕变速率及应变敏感指数较低。根据五组元广义Kelvin模型计算得到两种非晶合金室温纳米压痕蠕变的延迟谱，每个延迟谱都包含两个相对分离的弛豫峰，表明纳米压入蠕变中均存在两种弛豫过程。(Ceo．72Cuo．28)90Allo相对于(Ceo．72Cuo．28)s5AlloFe5弛豫峰时间较长、峰更尖锐，弛豫峰位置的不同表明具有较低疋的(Ceo．72Cuo．28)90A1lo原子动性较高，具有为弛豫的结构状态。关键词：块体非晶合金玻璃形成能力

7、高温均匀塑性流变纳米压痕蠕变VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTInthepast(1ecades．thediscoveryofnovelmulti-componentalloyswithgoodglassformingability(GFA)enabledthesynthesisofbulkamorphousalloysatverylowcoolingrates．AmorphousalloybasedonCeriumisanew"classofbulkmetallicglasseswithultral

8、owglasstransitiontemperature(动muchlowerthantheboilingpointofwaterevenclosetotheroomtemperature僻D，andisofhighstrengthatRTcomparabletothoseofsuper-strengthAl-andM哥b硒edcrystallinealloys．Innear-boilingwater,these