Cu基金属玻璃的特征温度与成分之间关系的研究

发布时间：2019-04-15 16:59

【摘要】：本文以Cu基金属玻璃Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x(x=6,7,9)和Cu_(100-x)Zr_x(x=35.5,45,50)为研究对象,采用铜模急冷甩带法制备了Cu基玻璃试样。通过X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)对样品的非晶态结构进行鉴定,采用差示扫描量热分析仪(DSC)研究金属玻璃的非等温和等温动力学问题以及VF温度T_0和Kauzmann温度T_k。利用Kissinger、Ozawa、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Arrhenius方程获得了非等温和等温晶化的活化能,根据Vogel-Fulcher(VF)方程拟合确定非晶样品的VF温度T_0,通过根据T_0和Tx服从Lasocka方程,通过交点确定Kauzmann温度T_k。论文主要研究结果如下:(1)获得了Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和Cu_(100-x)Zr_x金属玻璃,玻璃转变温度T_g、开始析晶温度Tx和析晶峰温度Tp随升温速率的变化规律,发现特征温度随着升温速率升高而升高。同时,获得了Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和Cu_(100-x)Zr_x的T_g随成分的变化规律,发现Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x的T_g随Al的原子百分数增加而增加;Cu_(100-x)Zr_x的T_g随着Zr的原子百分数减小而增加。(2)基于Kissinger和Ozawa方程计算了三元金属玻璃Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和二元金属玻璃Cu_(100-x)Zr_x的玻璃转变活化能Eg、开始析晶活化能Ex和析晶峰活化能Ep,发现由Kissinger方程得到的数值大于Ozawa数值但很相近,三元金属玻璃Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和二元金属玻璃Cu_(100-x)Zr_x的玻璃转变活化能Eg均大于开始析晶活化能Ex。除此之外,通过Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方程确定了Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和Cu_(100-x)Zr_x的非等温局部激活能,发现了三元和二元金属玻璃在整个晶化过程中局部激活能随着晶化体积分数的变化情况;基于Arrhenius方程确定了Cu_(55)Zr_(45)和Cu_(50)Zr_(50)的等温局部激活能,分析了在整个等温晶化过程中局部激活能随着晶化体积分数的变化情况。(3)获得了Cu_(50)Zr_(50)和Cu_(55)Zr_(45)的等温DSC曲线变化规律,发现每条曲线都要经历一定的孕育期,才会发生晶化,等温温度越低,孕育期的时间越长,这是因为温度越低,原子的运动越慢,不利于非晶发生晶化。(4)获得了Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和Cu_(100-x)Zr_x在不同速率下温度与晶化体积分数之间的对应关系S形图,分为三个阶段,比较了三元金属玻璃和二元金属玻璃三个阶段的取值范围,发现这些金属非晶的三个阶段的晶化分数基本上是相同的,也就是说每个阶段的进行的程度,不受升温速率、晶化温度和物质成分的影响,但需要说明不受物质成分的影响是指金属非晶的元数必须相同。同时,比较Cu_(55)Zr_(45)和Cu_(50)Zr_(50)的在不同的等温温度下的等温时间与晶化体积分数之间关系曲线,每个阶段的范围也是基本相同的,说明在等温晶化过程中,每个阶段不受等温温度和物质成分影响。除此之外,这两种金属玻璃晶化曲线的陡峭程度都是随着等温温度的升高而减弱。(5)拟合得到三元金属玻璃Cu_(49)Zr_(45)Al_6、Cu48Zr45Al7和Cu46Zr45Al9的VF温度T_0分别为630.4K、649.4K、665.4K;拟合得到二元金属玻璃Cu_(50)Zr_(50)、Cu_(55)Zr_(45)和Cu64.5Zr35.5的温度VF温度T_0分别为651.4K、658.9K、690.37K。除此之外,获得了三元金属玻璃Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和二元金属玻璃Cu_(100-x)Zr_x的T_0随成分变化之间的规律,发现Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x的T_0随Al的原子百分数增加而随之增加,T_g与T_0的比值在1.08-1.12之间;二元金属玻璃Cu_(100-x)Zr_x的T_0随成分变化的规律,发现T_0随Zr的原子百分数减小而随之增加,T_g与T_0的比值在1.05-1.06之间。(6)获得了三元金属玻璃Cu_(49)Zr_(45)Al_6、Cu48Zr45Al7和Cu46Zr45Al9的Kauzmann温度分别为626.1K、639.5K和654.4K;同时,获得二元金属玻璃Cu_(50)Zr_(50)、Cu_(55)Zr_(45)和Cu64.5Zr35.5的Kauzmann温度分别为645.2K、653.6K和674.8K。除此之外,得到三元金属玻璃Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x的T_k随成分变化的规律,发现T_k随着Al的原子百分数增加而随之增加,T_g与T_k的比值在1.10-1.13之间;得到二元金属玻璃Cu_(100-x)Zr_x的T_k随成分变化之间的规律,发现T_k随Zr的原子百分数减小而随之增加,T_g与T_k的比值在1.06-1.07之间。比较Cu_(55-x)Zr_(45)Al_x和Cu_(100-x)Zr_x的动力学玻璃转变温度T_0与热力学玻璃转变温度T_k的大小关系,发现T_0≈T_k。(7)获得了不同金属玻璃的实际测量的玻璃转变温度T_g与VF温度T_0和Kauzmann温度T_k的线性对应关系,发现大致符合:T_k=1.085T_g-121.08和T_0=0.847T_g-40.04。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG139.8

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本文编号：2458317