Zr基大塊非晶的成分設計.pdf

1、隨著非晶材料研究的發(fā)展，塊體非晶正逐漸應用到實際生活中。但是非晶尺寸問題仍然制約著應用的范圍。因此研究非晶形成能力和對非晶成分進行優(yōu)化、設計都具有很重要的意義。目前，對非晶成分設計的研究方法大多根據(jù)實驗進行經(jīng)驗性的總結(jié)，或者從理論上定性的研究，不能將其量化。本文著重定量的研究非晶成分與形成能力關系，從而對非晶合金成分進行優(yōu)化。 本文首先闡述了可以表征非晶形成能力的各參數(shù)，總結(jié)了目前設計非晶成分的方法。以便利用這些參數(shù)研究非晶形成

2、能力，進而采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡和相圖法對非晶成分進行設計，并得到較大非晶形成能力的非晶合金成分區(qū)間范圍。 其次，又詳細地介紹了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)、算法和訓練過程。在 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡上建立 Zr-Al-Ni-Cu 系非晶合金中各成分含量變化對非晶形成能力的影響的模型。由于過冷液相區(qū)△T<,x>和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度 T<,rg> 可以表征非晶合金的形成能力。將非晶各成分含量作為網(wǎng)絡的輸入，過冷液相區(qū)△T<,x>和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度 T<

3、,rg>作為網(wǎng)絡輸出。得到網(wǎng)絡最終訓練的參數(shù)，學習率η=0.3、動量項系數(shù)α=0.5、網(wǎng)絡格式為 4 ×8 ×8 ×8 ×2 (每個中間隱層輸出神經(jīng)元均為 8 個)、系統(tǒng)總誤差E=0.000972。 通過該模型的預測，研究發(fā)現(xiàn)在 Zr-Al-Ni-Cu 系非晶合金中，適當?shù)奶砑?Zr含量，可使非晶體系具有良好的非晶形成能力，但過多或過少都會降低非晶的形成能力；Al 含量的不斷增加，使非晶形成能力不斷下降；體系中 Ni 的百分含量

4、在5.515—21.85at％時其 T<,rg> 值卻有降低的趨勢，即形成能力下降；適量的增加 Cu 的含量會提高非晶的形成能力，但過少或過多的添加 Cu 都會降低合金的非晶形成能力。與文獻中的已知結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡預測結(jié)果符合實驗結(jié)果。而△T<,x>值則不能說明非晶形成能力。在此研究基礎上優(yōu)化了非晶成分，得到具有較大非晶形成能力的成分區(qū)間。另外，通過網(wǎng)絡的訓練發(fā)現(xiàn)了加快網(wǎng)絡的收斂速度，增加網(wǎng)絡學習的效率的一些方法。本文在網(wǎng)絡學

5、習的過程中，總結(jié)出改變學習率η和動量項系數(shù)α的值可以加快網(wǎng)絡的收斂。并且增加隱含層的層數(shù)也可以加快網(wǎng)絡的收斂速度，增加網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。 再次，本文還利用相圖法對非晶的成分進行了設計。在相圖上利用等電子濃度面和等原子尺寸面的交線，得到四元Zr-Cu-Al-Pd系非晶合金的最佳成分線，從而確定出具有最佳非晶形成能力的各成分的百分含量區(qū)間。沿著這條交線設計Zr-Cu-Al-Pd 系列合金，這為制備 Zr-Cu-Al-Pd 系非晶合金提供