TiZrHf系多主元高熵非晶的形成研究

发布时间：2017-03-21 22:00

  本文关键词：TiZrHf系多主元高熵非晶的形成研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高熵非晶是高熵合金与非晶合金的交叉产物,它在拥有紧密拓扑结构的同时还存在着高度的化学无序状态,使其兼具高熵合金和传统非晶的综合特点,并且在一些性能上会更加优异。高熵非晶有别于传统非晶的成分设计,在一些经验的参数判据上面与传统非晶合金之间必然会存在着差异,然而,当前关于高熵非晶的成分报道并不是很多,很多问题仍没有解决,因此仍需要大量深入的实验探索和理论研究,在这个背景下,开发出一些新型的严格等比例高熵非晶合金成分将具有理论跟实验上的双重意义。本文采用甩带法制备了TiZrHf为基底的四元、五元和六元体系共82个不同成分的合金薄带,利用X射线衍射仪对各成分的物相结构进行了分析,研究了TiZrHfCuM(M=Fe,Co,Ni,Ag,Al,V,Cr,Mn,Nb,Mo,Ta,Y,Lu,Er,Gd)五元体系高熵合金快速冷却条件下非晶相的形成规律;研究了不同晶体结构对多主元TiZrHf体系形成非晶的影响;利用编程的计算工具对各成分的化学序参数(Ω、ΔH)和拓扑结构学参数(δ、γ、α_2、ε)进行了计算,研究了不同参数在非晶和晶体形成中的有效性。研究表明,合金的拓扑学参数值越大,化学序参数值越小,在快速冷却条件下越有利于非晶态结构的生成。对多主元TiZrHf体系而言,添加FCC结构的组元会比同等条件下添加BCC结构更有利于该体系非晶态结构的生成,并且在组元数目相同的条件下,FCC结构的组元在合金中含量越高越有利于该体系的成分形成非晶态结构。HCP结构的Ti、Zr、Hf元素与FCC结构的元素混合后会比与BCC结构元素混合时有更负的混合热,使得TiZrHf体系中添加FCC结构组元的合金拥有更低的化学序,从而有利于该体系的成分形成非晶态结构。对多主元TiZrHf体系而言,在四元的合金体系中,拓扑结构学因素对非晶形成的影响要大于化学序的作用,而随着合金体系中组元数目的增多,拓扑结构学因素对能否形成非晶的影响将越来越小,化学序的影响作用将越来越明显,在五元及以上的合金体系中,足够小的化学序参数对一个成分能否形成非晶态结构将起决定性作用。在组元数目相同的情况下,四个拓扑结构学参数的有效性差别不大,其中以α_2参数在非晶形成的研究中的适用性最好,γ参数相对最差,而化学序参数中ΔH参数对非晶态结构的形成研究要远好于Ω参数。
【关键词】：高熵合金 非晶合金 拓扑结构因素 化学序因素 参数有效性
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-30
• 1.1 非晶合金概述9
• 1.2 非晶合金的研究历史9-11
• 1.3 非晶合金的制备工艺11-12
• 1.4 非晶合金的形成机制12-16
• 1.4.1 非晶合金的形成理论12-14
• 1.4.2 非晶合金的玻璃形成能力14-16
• 1.5 高熵合金及其快冷下非晶相的形成规律16-27
• 1.5.1 高熵合金概述16-18
• 1.5.2 高熵合金快冷下非晶相形成的参数判据18-24
• 1.5.3 高熵合金快冷下非晶相的形成规律24-27
• 1.6 传统非晶与高熵非晶27-29
• 1.7 本论文的研究目的及意义29-30
• 第2章 实验方法30-35
• 2.1 实验材料30
• 2.2 仪器与设备30-31
• 2.3 条带状非晶合金样品的制备31-33
• 2.3.1 母合金熔炼31-32
• 2.3.2 非晶合金条带的制备32-33
• 2.4 计算工具使用示例33-34
• 2.5 非晶条带样品的测试与表征34-35
• X射线衍射分析34-35
• 第3章 TiZrHfCuM系高熵合金快冷下非晶相的形成研究35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 实验结果分析与讨论35-40
• 3.2.1 TiZrHfCuM系高熵合金快冷下各成分的XRD分析35-37
• 3.2.2 不同参数在非晶研究时的有效性探究37-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第4章 不同晶体结构对TiZrHf体系非晶形成的影响和参数有效性探究42-65
• 4.1 引言42
• 4.2 成分设计方法42-43
• 4.3 TiZrHf不同体系各成分的XRD物相分析43-52
• 4.3.1 四元TiZrHf体系43-44
• 4.3.2 五元TiZrHf体系44-47
• 4.3.3 六元TiZrHf体系47-52
• 4.4 不同晶体结构对TiZrHf体系形成非晶的影响52-58
• 4.4.1 FCC和BCC结构对TiZrHf体系形成非晶的影响52-56
• 4.4.2 晶体结构影响TiZrHf体系非晶形成的原因56-58
• 4.5 不同参数在非晶研究中的有效性探究58-64
• 4.5.1 TiZrHf体系各成分的参数计算58-61
• 4.5.2 不同参数之间的有效性探究61-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第5章 结论65-66
• 参考文献66-72
• 致谢72

【参考文献】

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3 任明星;李邦盛;傅恒志;;固溶体型高熵合金的形成条件(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年04期

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5 何国,陈国良;金属间化合物与大块玻璃合金的形成[J];材料研究学报;1999年06期

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本文编号：260336