Al-Si原子在Cu基非晶中的擴散機制.pdf

1、本論文選擇玻璃形成能力比較好的Cu基(Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5)大塊金屬玻璃為研究對象，采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微(SEM)、熱分析(DSC)、二次離子質譜儀(SIMS)等實驗手段對比研究了Al和Si兩種不同元素在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti15塊狀非晶合金的過冷液相區(qū)和在晶態(tài)合金中的擴散行為，從微觀上解釋原子在過冷液相區(qū)的擴散機制。
　　 采用銅模吹鑄法制備直徑為3mm的棒狀Cu44.

2、25Ag14.75Zr36Ti5非晶，采用金剛石切割為厚度為1mm的圓片狀試樣，通過真空磁控濺射對非晶合金的圓截面鍍上Al和Si薄膜，鍍膜過程在非晶態(tài)合金的玻璃轉變溫度(Tg=623K)以下進行，保證了非晶合金不被氧化和晶化。通過一系列的實驗來合理的選擇非晶合金的擴散退火溫度和保溫時間，經(jīng)過XRD檢測在真空爐中經(jīng)過擴散退火后的非晶試樣仍保持非晶態(tài)，本實驗選擇的擴散退火溫度和保溫時間為573K(80min)、603K(60min)、633

3、K(40min)和663K(20min)。
　　 采用二次離子質譜儀(SIMS)結合臺階儀，逐層剝離的方式檢測Al和Si原子在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5塊狀非晶合金和在晶態(tài)合金中的擴散距離，發(fā)現(xiàn)Al和Si原子在非晶合金的過冷液相區(qū)的擴散系數(shù)和擴散溫度之間的關系符合單一的Arrhenius關系式。擴散激活能的唯一性說明具有唯一的擴散機制，即以原子團整體遷移的方式協(xié)作式擴散。而Al和Si原子在晶態(tài)合金中的擴散則以空位

4、擴散和沿晶界擴散為主。
　　 通過計算，Al原子和在Si原子在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5非晶的擴散激活能分別為Q=1.82×105J/mol，Q=7.92×104J/mol。雖然Al原子和Si原子的半徑相差不大，但是從分析中可以看出，Si原子無論是在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5非晶中還是晶態(tài)合金中，擴散深度都大于同種條件下Al原子的擴散深度，這是由于Si原子作為非金屬元素與基體中的金屬元素結合力更強