Cu-Zr-Ag系合金非晶形成及结构研究
本文关键词：Cu-Zr-Ag系合金非晶形成及结构研究 出处：《山东大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：Cu-Zr二元非晶态合金由于其低廉的价格和优异的机械性能等,在非晶合金领域具有重要的研究价值和应用前景。向其中添加Ag元素,可提高合金的非晶形成能力。我们在前人工作的基础上,本文以Cu-Zr-Ag合金系为研究对象,基于EAM作用势,采用分子动力学模拟的方法,研究了成分变化对两种体系非晶形成能力的影响,并对非晶的结构进行探讨,得到如下结果：在Cu_(100-x)Zr_x (x=8-83)体系中,近共晶成分非晶合金的非晶形成能力高于远离共晶成分的非晶合金。在近共晶成分中,Cu-Zr原子间具有更强的相互作用,形成了大量以Cu元素为中心的二十面体团簇,该团簇通过交错连接形成了短程序和中程序团簇结构,限制了原子的迁移,从而提高了非晶形成能力。在(CuZr)_(100-x)Ag_x (x=0、10、20、30)合金系中,随Ag含量增加,非晶形成能力先升高后下降,并在Cu_40Zr_40Ag_20合金成分处达到最大值。对比分析CU_50Zr_50与Ct_40Zr_40Ag_20两种合金的结构参数,后者的三种偏偶分布函数的主峰峰值均较高,化学短程序参数αCuzr和αZrCu值均为负值且值较小,异类原子间的相互作用更加强烈,总配位数CNtotal更接近形成二十面体结构的理论值(12),序参数W6更加接近二十面体序参数的理论值(0.169754)。这些结构参数上的优势促使Cu_40Zr_40Ag_20非晶合金含有具有更多数量的二十面体,大量的二十面体通过点连接、线连接、面连接及体连接等方式相互交织,形成更为紧凑的短程序二十面体团簇结构与中程序二十面体团簇结构,妨碍了原子的移动与重排,阻碍了晶体结构的形成,促进了非晶结构的形成。在所有偏结构因子中,ScuZr(Q)具有最高主峰峰值,Cu元素和Zr元素具有负混合焓值(-23kJ/mol); SZrAg(Q)显现次高峰值,两元素之间也为负混合焓(-20kJ/mol)且混合焓的绝对值较小,这些均体现了异类原子间强烈的相互作用。SCuZr(Q)、SZrAg(Q)、SAgAg(Q)在主峰前的低谷是原子形成最近邻的标志。而ScuCu(Q),SCuAg(Q)和SZrZr(Q)在主峰前的小预峰说明原子间无法形成最近邻。在Cu_xZr_(80-x)Ag_20(x=10、15、20、25、30)合金系中,Cu_40Zr_40Ag_20合金表现出最好的非晶形成能力。对比分析Cu30Zr50Ag20与Cu_40Zr_40Ag_20两种合金的结构参数,后者在最近邻原子间距、化学短程序参数αCuzr、总配位数、二十面体数、二十面体短程序团簇和中程序团簇的致密度等方面均显示了非晶结构形成的优势。此外,在六种偏偶分布函数中,gAgAg(r)具有最高的第一峰,化学短程序参数αAgAg为负值,结构因子SAgAg(Q)的主峰前的低Q处出现明显的低谷,在Cu4oZ合金结构中,确实存在大量的Ag原子通过相互交织连接的方式聚在一起,中间避开了Cu原子和Zr原子。这是由于Cu-Ag之间存在正混合焓,使得Ag原子和Cu原子无法形成最近的邻关系。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
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，本文编号：1320020
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