新型金屬玻璃及薄膜的制備及性能研究.pdf

1、大塊金屬玻璃具有高硬度、高彈極限等特性，顯示出廣泛的應用前景。強玻璃形成能力的合金體系的開發(fā)成為金屬玻璃研究的核心內(nèi)容之一，這不僅關系著金屬玻璃能否得到廣泛的商業(yè)應用，還直接影響人們對于金屬玻璃形成機理的認識。
　　 本論文在LaAlCu合金體系基礎上，通過加入與主元具有類似化學性質(zhì)或相近原子尺寸的化學元素Ag、Ni、Co元素，通過成分優(yōu)化，開發(fā)出一系列臨界尺寸在20～30 mm的La－Al-(Cu，Ag)-(Ni，Co)大塊金

2、屬玻璃。最強的玻璃形成能力組分為La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10，其臨界尺寸超過35mm，是目前世界上尺寸最大的稀土基金屬玻璃。從結構、熱力學、動力學因素角度研究發(fā)現(xiàn)La-Al-(Cu，Ag)-(Ni，Co)合金晶相和過冷液相之間較小的吉布斯自由能差是其強玻璃形成能力的關鍵因素。
　　 通過高溫原位X射線衍射研究La62Al14Cu11.7Ag2.3Ni5Co5在玻璃態(tài)、過冷液態(tài)及液態(tài)的局

3、域原子結構差異。發(fā)現(xiàn)其最近鄰殼層的配位數(shù)為15.1±0.1，并且不依賴于溫度而變化，而合金La62Al14Cu24和La62Al14Cu20Ag4的配位數(shù)卻隨著溫度上升略有下降。
　　 研究La基金屬玻璃的室溫納米壓痕變形行為時發(fā)現(xiàn)，在室溫時其變形模式的轉變趨勢如下：首先從極低加載速率時的Homo-Ⅰ變形模式轉變到中度加載速率時的Inhomo變形，然后再到高加載速率時的Homo-Ⅱ變形模式，基于剪切轉變區(qū)模型(STZ)提出了加載

4、速率對La基大塊金屬玻璃的塑性變形模式的影響機制。
　　 發(fā)現(xiàn)離子注入技術在不影響玻璃形成能力的同時可以作為提高金屬玻璃耐腐蝕性的一種有效途徑，并在La基金屬玻璃上進行了驗證。合金耐腐蝕性的提高主要可歸因于含Nb(約100nm)表面層的強鈍化能力。
　　 針對La基合金力學性能及熱穩(wěn)定性較差的弱點，嘗試開發(fā)了一種具有優(yōu)異綜合力學性能且具有強玻璃形成能力的體系。選擇CuZr基合金，在ZrCuAl合金基礎上，采用加入與主元具

5、有類似化學性質(zhì)的Ag元素，并通過成分優(yōu)化，成功開發(fā)出一系列臨界尺寸超過20mm的Zr-(Cu，Ag)-Al金屬玻璃，發(fā)現(xiàn)其在很大的成分范圍內(nèi)可直接熔煉成約25g左右的非晶錠子。從結構、熱力學、動力學角度研究發(fā)現(xiàn)Ag元素添加后，局域原子更緊密的堆垛以及晶態(tài)相與過冷液相之間更小的吉布斯自由能差成為其具有強玻璃形成能力的關鍵因素。
　　 最后，采用原位TEM技術在NiNb金屬玻璃金屬玻璃薄膜中首次發(fā)現(xiàn)了6.6％彈性極限及40％的拉伸超