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锆基大块非晶合金的晶化行为研究

作　者: 汪波
导　师: 何顺荣
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 锆基大块非晶合金 晶化动力学 热稳定性 晶化类型 相转变
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文利用X射线衍射法和差示扫描量热法（DSC）等实验手段系统地研究了非晶合金Zr60Al15Ni25,Zr55Al10Ni5Cu30,Zr65Al10Ni10Cu15,Zr52.5Al10Ni10Cu15- Be12.5的晶化行为情况。本文首先综述了近年来大块非晶合金的国内外发展历史,简述了非晶合金的优异性能,常见的制备方法,着重介绍了非晶合金的晶化途径,晶化类型,晶化热力学和晶化动力学情况。利用差示扫描量热法研究了非晶态合金Zr60Al15Ni25,Zr55Al10Ni5Cu30和Zr65Al10Ni10Cu15的恒速升温动力学,得出各合金的晶化特征温度,表明晶化行为和玻璃转变行为均与加热速率有关,具有明显的动力学效应。分别利用Kissinger方法和Ozawa方法求得合金相应的激活能（Eg,Ex和Ep）,相差不大,变化趋势也大体一致,各合金的Eg均比它们的Ex和Ep要高;在等温DSC情况下,利用JMA方程算得各非晶合金的有效晶化激活能,表明Cu元素的添加提高了锆基非晶合金的热稳定性,且添加15at%的Cu比30 at%的Cu更加有利于提高合金的热稳定性。另外,JMA方程算得的Avrami指数n又表明Zr60Al15Ni25非晶合金的晶化过程主要为受界面控制的形核率随时间减少的多晶型晶化,而Zr55Al10Ni5Cu30和Zr65Al10Ni10Cu15非晶合金的晶化同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化机制。利用差示扫描量热法研究了非晶合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化动力学,并与Zr65Al10Ni10Cu15的晶化情况进行对比,得出Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的热稳定性要比Zr65Al10Ni10Cu15强,小尺寸Be原子的加入大幅提高了锆基非晶合金的热稳定性,相应的退火晶化实验也证实了这一点。利用X射线衍射法研究了非晶合金Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化过程情况。结果表明: Zr65Al10Ni10Cu15非晶合金先生成了亚稳相Zr2Ni和其他的Zr-Al,Zr-Cu化合物,然后生成Zr2Cu,Zr2Al3等终态晶态相;Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5非晶合金在退火晶化过程后产生了ZrCu,ZrBe2,Zr2Al3等主要晶态相。Be的添加抑制了Zr-Ni亚稳态化合物的生成。结合晶化动力学结果,可得出Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5非晶合金的晶化机制同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化机制,但晶化类型有所差异,Zr65Al10Ni10Cu15非晶合金的晶化过程属于初晶型晶化过程,而Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5非晶合金的晶化类型属于共晶晶化的范畴,Be的加入影响了非晶合金的形核和长大过程,导致了晶化类型的转变。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章 绪论  14-26
第二章 试样的制备及测试方法  26-33
  2.1 试样的制备  26-27
    2.1.1 母合金的熔炼  26
    2.1.2 非晶试样的制备  26-27
  2.2 实验有关的表征技术及分析法简介  27-33
    2.2.1 X 射线衍射分析(XRD)  27-28
    2.2.2 电镜分析（TEM）  28-29
    2.2.3 差示扫描量热分析(DSC)  29-31
    2.2.4 真空管式电阻炉  31-33
第三章 铜元素添加对锆基大块非晶晶化动力学的影响  33-48
  3.1 引言  33
  3.2 实验条件  33-34
  3.3 实验结果及分析  34-47
    3.3.1 非等温晶化动力学  34-40
    3.3.2 等温晶化动力学  40-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 铍元素添加对锆基大块非晶合金晶化动力学以及晶化过程的影响  48-61
  4.1 实验条件  48
  4.2 实验结果及分析  48-59
    4.2.1 非等温晶化动力学  48-51
    4.2.2 等温晶化动力学分析  51-55
    4.2.3 晶化过程分析  55-59
  4.3 本章小结  59-61
第五章 结论  61-62
参考文献  62-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 非晶态合金
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