Cu基金屬玻璃的特征溫度與成分之間關(guān)系的研究.pdf

1、本文以Cu基金屬玻璃Cu55-xZr45Alx(x=6,7,9)和Cu100-xZrx(x=35.5,45,50)為研究對象，采用銅模急冷甩帶法制備了Cu基玻璃試樣。通過X射線衍射儀（XRD）和高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)對樣品的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，采用差示掃描量熱分析儀(DSC)研究金屬玻璃的非等溫和等溫動力學(xué)問題以及VF溫度T0和Kauzmann溫度Tk。利用Kissinger、Ozawa、Kissinger-Akahira

2、-Sunose(KAS)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Arrhenius方程獲得了非等溫和等溫晶化的活化能，根據(jù)Vogel-Fulcher(VF)方程擬合確定非晶樣品的VF溫度T0，通過根據(jù)T0和Tx服從Lasocka方程，通過交點確定Kauzmann溫度Tk。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴獲得了Cu55-xZr45Alx和Cu100-xZrx金屬玻璃，玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg、開始析晶溫度Tx和析晶峰溫度Tp隨升溫速率的變

3、化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)特征溫度隨著升溫速率升高而升高。同時，獲得了Cu55-xZr45Alx和Cu100-xZrx的Tg隨成分的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Cu55-xZr45Alx的Tg隨Al的原子百分?jǐn)?shù)增加而增加；Cu100-xZrx的Tg隨著Zr的原子百分?jǐn)?shù)減小而增加。⑵基于Kissinger和Ozawa方程計算了三元金屬玻璃Cu55-xZr45Alx和二元金屬玻璃Cu100-xZrx的玻璃轉(zhuǎn)變活化能Eg、開始析晶活化能Ex和析晶峰活化能Ep，發(fā)現(xiàn)由Ki

4、ssinger方程得到的數(shù)值大于Ozawa數(shù)值但很相近，三元金屬玻璃Cu55-xZr45Alx和二元金屬玻璃Cu100-xZrx的玻璃轉(zhuǎn)變活化能 Eg均大于開始析晶活化能 Ex。除此之外，通過Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和 Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方程確定了Cu55-xZr45Alx和Cu100-xZrx的非等溫局部激活能，發(fā)現(xiàn)了三元和二元金屬玻璃在整個晶化過程中局部激活能隨著晶化體積分?jǐn)?shù)

5、的變化情況；基于Arrhenius方程確定了Cu55Zr45和Cu50Zr50的等溫局部激活能，分析了在整個等溫晶化過程中局部激活能隨著晶化體積分?jǐn)?shù)的變化情況。⑶獲得了Cu50Zr50和Cu55Zr45的等溫DSC曲線變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)每條曲線都要經(jīng)歷一定的孕育期，才會發(fā)生晶化，等溫溫度越低，孕育期的時間越長，這是因為溫度越低，原子的運動越慢，不利于非晶發(fā)生晶化。⑷獲得了Cu55-xZr45Alx和Cu100-xZrx在不同速率下溫度與晶化

6、體積分?jǐn)?shù)之間的對應(yīng)關(guān)系S形圖，分為三個階段，比較了三元金屬玻璃和二元金屬玻璃三個階段的取值范圍，發(fā)現(xiàn)這些金屬非晶的三個階段的晶化分?jǐn)?shù)基本上是相同的，也就是說每個階段的進(jìn)行的程度，不受升溫速率、晶化溫度和物質(zhì)成分的影響，但需要說明不受物質(zhì)成分的影響是指金屬非晶的元數(shù)必須相同。同時，比較Cu55Zr45和Cu50Zr50的在不同的等溫溫度下的等溫時間與晶化體積分?jǐn)?shù)之間關(guān)系曲線，每個階段的范圍也是基本相同的，說明在等溫晶化過程中，每個階段不受

7、等溫溫度和物質(zhì)成分影響。除此之外，這兩種金屬玻璃晶化曲線的陡峭程度都是隨著等溫溫度的升高而減弱。⑸得到三元金屬玻璃Cu49Zr45Al6、Cu48Zr45Al7和Cu46Zr45Al9的VF溫度T0分別為630.4K、649.4K、665.4K；擬合得到二元金屬玻璃Cu50Zr50、Cu55Zr45和Cu64.5Zr35.5的溫度VF溫度T0分別為651.4K、658.9K、690.37K。除此之外，獲得了三元金屬玻璃Cu55-xZr4

8、5Alx和二元金屬玻璃Cu100-xZrx的T0隨成分變化之間的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Cu55-xZr45Alx的T0隨Al的原子百分?jǐn)?shù)增加而隨之增加，Tg與T0的比值在1.08-1.12之間；二元金屬玻璃Cu100-xZrx的T0隨成分變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)T0隨Zr的原子百分?jǐn)?shù)減小而隨之增加，Tg與T0的比值在1.05-1.06之間。⑹獲得了三元金屬玻璃Cu49Zr45Al6、Cu48Zr45Al7和Cu46Zr45Al9的Kauzmann溫度分別為

9、626.1K、639.5K和654.4K；同時，獲得二元金屬玻璃Cu50Zr50、Cu55Zr45和Cu64.5Zr35.5的Kauzmann溫度分別為645.2K、653.6K和674.8K。除此之外，得到三元金屬玻璃Cu55-xZr45Alx的Tk隨成分變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Tk隨著Al的原子百分?jǐn)?shù)增加而隨之增加，Tg與Tk的比值在1.10-1.13之間；得到二元金屬玻璃Cu100-xZrx的Tk隨成分變化之間的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Tk隨Zr的原子