非晶合金形成能力的键参数函数-形成焓模型
发布时间：2021-11-17 05:08
非晶合金因其优异的机械性能,良好的耐腐蚀性和优良的生物相容性引起了人们对其在航空航天、生物医学应用等方面的极大兴趣,对具有高非晶形成能力的非晶合金的需求在日益增加。实验制备是获得非晶合金的直接途径,而具有高非晶形成能力的非晶合金则需要通过不断地尝试才能够获得。盲目的“试错”是耗时而费力的,非晶成形范围的预测对于非晶合金的制备具有重要意义。本文提出了一个由键参数函数和非晶形成焓组成的新的理论模型。将该模型用于了15个稀土金属（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）基二元非晶合金形成能力的研究。发现能够与稀土金属形成非晶合金的元素在二维D-G图上呈规律性分布,用一条椭圆曲线d2（x-m）2+e2（y-n）2=1可以将非晶形成区和非形成区进行区分。对椭圆曲线的相关参数m,n,d和e进行了分析,得到了它们与基体元素的物理参量之间的正相关关系。规定已有实验数据的非晶合金如果落在椭圆曲线内,则称其落在了正确区域,否则则称其落在了错误区域,利用这个准则,用已有实...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
左边为非晶态结构，成无序排列；
非晶合金形成能力的键参数函数-形成焓模型1第一章绪论1.1非晶合金固体材料，按照组成其原子或分子的微观排列可以将其划分为晶体、准晶体和非晶体三大类。组成晶体和准晶体材料的原子其排列是有一定顺序的，只不过准晶体不具备晶体所具有的平移对称性。组成非晶材料的原子或分子长程来看其分布不具有周期性和平移对称性，即长程无序；但是在其近邻的几个原子范围内，其排列仍然具有一定的规律性，即短程有序。晶体和非晶体材料结构上的对比如图1-1所示。图1-1左边为非晶态结构，成无序排列；图1-2非晶材料在固态材料中的占比[1]右边为晶态结构，呈有序排列[1]非晶态物质在自然界中普遍存在且占比较大，图1-2简单地表示了非晶态物质在凝聚态物质中所占的比例，显然，大多数固态物质都是以非晶态存在的。非晶态物质既有天然形成的，如琥珀、松香、沥青等，也有人工合成的，如玻璃、塑料等，而非晶合金（amorphousalloy）正是人们使用金属原材料合成的非晶态物质。人们通过加快金属熔体冷却速率的方法，阻止冷却过程中金属原子的有序排列，从而阻止了晶体相的形成，保留了其原子无序排列的状态。非晶合金具有金属般光泽的外观，但其原子排列却又像玻璃一样长程无序，因此，非晶合金亦被称为金属玻璃（metallicglass）。同时，由于非晶合金的原子分布呈无序状态，在微观结构上类似于黏稠的液体，非晶合金又被称作冻结的熔体或者液态金属[2-4]。
非晶合金形成能力的键参数函数-形成焓模型3Fe-Cr-Mo-C-B。随后，哈尔滨工业大学的沈军[16]报道了非晶合金系Fe-Co-Cr-Mo-C-B-Y的临界尺寸可以达到16mm。2005年，Ma等人[17]发现了临界尺寸可达25mm的Mg-Cu-Ag-Pd非晶合金。随着社会的发展，人们对非晶合金的需求及要求都在不断提升，非晶合金的制备技术必将会更加完善。图1-3中科院物理所研制的大块非晶合金[18]1.1.2非晶合金的性能及应用1.1.2.1非晶合金的电磁学性能类金属元素对电子具有一定的散射作用，如果一个体系中包含有类金属元素，那么就将具有较高的电阻率。因此，含有类金属元素的非晶合金其电阻率将是同材料晶体合金的2到3倍。此外，当所处温度较低，低于临界转变温度时，许多非晶材料的电阻率将会变为零，如Mo-Si-B，Ti-NB-Si等。非晶合金被认为是良好的磁性制冷剂，因为它们具有超高的制冷能力，能够在较宽的温度范围内提供最大的冷却量，而且，相对于金属间化合物来说，我们可以通过改变非晶合金的成分来很容易地调节居里温度，而不会恶化合金的磁热学性能[19-22]。晶体金属材料，它们的磁特性主要受磁晶各向异性能的控制，磁晶各向异性能是晶体材料的固有特性，与磁滞损耗有很强的相关性。而非晶软磁合金由于缺乏晶体结构(或长程有序)而不具有磁晶各向异性能，具有较高的电阻率，有助于降低涡流损耗，是优良的软磁材料。1.1.2.2非晶合金的机械性能非晶合金具有特殊的微观结构，也由此表现出了区别于其他材料的机械性能。非晶合金中原子间的键合比晶态合金强的多，而且与晶体材料相比，非晶合金不存在滑移系
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金玻璃形成能力与力学性能[J]. 王永善,李培友,童婷,孟凡莹. 铸造技术. 2017(03)
[2]Ti-Zr-Cu-Fe非晶合金制备及生物相容性研究[J]. 索忠源,宋艳玲,邱克强. 稀有金属材料与工程. 2014(09)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能[J]. 索忠源,王毅坚,石纯芳,孙晓峰. 吉林化工学院学报. 2011(01)
[5]The atomic parameter model for the fifth and sixth transition metal quasicrystal alloys（Mc=0.5）[J]. LIAO ShuZhi1,GUI XuChun1,ZHANG Chun2,PENG HaoJun1,XIE HaoWen1,OUYANG YiFang3 & ZHANG BangWei4,5 1 Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Structures and Quantum Control of Ministry of Education,Department of Physics,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;2 College of Mathematics and Computer Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;3 Department of Physics,Guangxi University,Nanning 530004,China;4 Department of Applied Physics,Hunan University,Changsha 410081,China;5 International Centre for Materials Physics,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110015,China. Science in China（Series G:Physics,Mechanics & Astronomy）. 2009(10)
[6]合金固溶度理论的进展(二)[J]. 张邦维,廖树帜. 上海金属. 1999(03)
[7]EAM APPROACH TO ENTHALPY OF FORMATION OF ALKALI METAL ALLOYS[J]. Zhang Bangwei;Ouyang Yifang;Liao Shuzhi;Jin Zhanpeng1 (International Centre for Materials Physics,Shenyang 110015)2 (Department of physics,Hunan University, Changsha 410082)3 (Department of Materials Science and Engineering,Central South University of Tec. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 1996(04)
[8]一种新的系统化的固溶体理论：键参数函数和尺寸因素方法[J]. 张邦维,廖树帜,欧阳义芳. 湖南大学学报(自然科学版). 1995(01)
[9]稀土族Pm和Tm两元素固溶度的抛物线法预测[J]. 廖树帜,张邦维,欧阳义芳. 湖南大学学报(自然科学版). 1994(05)
[10]过渡族金属二元合金固溶度理论的进一步研究[J]. 廖树帜,张邦维,欧阳义芳. 稀有金属材料与工程. 1994(05)
本文编号：3500259
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
左边为非晶态结构，成无序排列；
非晶合金形成能力的键参数函数-形成焓模型1第一章绪论1.1非晶合金固体材料，按照组成其原子或分子的微观排列可以将其划分为晶体、准晶体和非晶体三大类。组成晶体和准晶体材料的原子其排列是有一定顺序的，只不过准晶体不具备晶体所具有的平移对称性。组成非晶材料的原子或分子长程来看其分布不具有周期性和平移对称性，即长程无序；但是在其近邻的几个原子范围内，其排列仍然具有一定的规律性，即短程有序。晶体和非晶体材料结构上的对比如图1-1所示。图1-1左边为非晶态结构，成无序排列；图1-2非晶材料在固态材料中的占比[1]右边为晶态结构，呈有序排列[1]非晶态物质在自然界中普遍存在且占比较大，图1-2简单地表示了非晶态物质在凝聚态物质中所占的比例，显然，大多数固态物质都是以非晶态存在的。非晶态物质既有天然形成的，如琥珀、松香、沥青等，也有人工合成的，如玻璃、塑料等，而非晶合金（amorphousalloy）正是人们使用金属原材料合成的非晶态物质。人们通过加快金属熔体冷却速率的方法，阻止冷却过程中金属原子的有序排列，从而阻止了晶体相的形成，保留了其原子无序排列的状态。非晶合金具有金属般光泽的外观，但其原子排列却又像玻璃一样长程无序，因此，非晶合金亦被称为金属玻璃（metallicglass）。同时，由于非晶合金的原子分布呈无序状态，在微观结构上类似于黏稠的液体，非晶合金又被称作冻结的熔体或者液态金属[2-4]。
非晶合金形成能力的键参数函数-形成焓模型3Fe-Cr-Mo-C-B。随后，哈尔滨工业大学的沈军[16]报道了非晶合金系Fe-Co-Cr-Mo-C-B-Y的临界尺寸可以达到16mm。2005年，Ma等人[17]发现了临界尺寸可达25mm的Mg-Cu-Ag-Pd非晶合金。随着社会的发展，人们对非晶合金的需求及要求都在不断提升，非晶合金的制备技术必将会更加完善。图1-3中科院物理所研制的大块非晶合金[18]1.1.2非晶合金的性能及应用1.1.2.1非晶合金的电磁学性能类金属元素对电子具有一定的散射作用，如果一个体系中包含有类金属元素，那么就将具有较高的电阻率。因此，含有类金属元素的非晶合金其电阻率将是同材料晶体合金的2到3倍。此外，当所处温度较低，低于临界转变温度时，许多非晶材料的电阻率将会变为零，如Mo-Si-B，Ti-NB-Si等。非晶合金被认为是良好的磁性制冷剂，因为它们具有超高的制冷能力，能够在较宽的温度范围内提供最大的冷却量，而且，相对于金属间化合物来说，我们可以通过改变非晶合金的成分来很容易地调节居里温度，而不会恶化合金的磁热学性能[19-22]。晶体金属材料，它们的磁特性主要受磁晶各向异性能的控制，磁晶各向异性能是晶体材料的固有特性，与磁滞损耗有很强的相关性。而非晶软磁合金由于缺乏晶体结构(或长程有序)而不具有磁晶各向异性能，具有较高的电阻率，有助于降低涡流损耗，是优良的软磁材料。1.1.2.2非晶合金的机械性能非晶合金具有特殊的微观结构，也由此表现出了区别于其他材料的机械性能。非晶合金中原子间的键合比晶态合金强的多，而且与晶体材料相比，非晶合金不存在滑移系
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金玻璃形成能力与力学性能[J]. 王永善,李培友,童婷,孟凡莹. 铸造技术. 2017(03)
[2]Ti-Zr-Cu-Fe非晶合金制备及生物相容性研究[J]. 索忠源,宋艳玲,邱克强. 稀有金属材料与工程. 2014(09)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能[J]. 索忠源,王毅坚,石纯芳,孙晓峰. 吉林化工学院学报. 2011(01)
[5]The atomic parameter model for the fifth and sixth transition metal quasicrystal alloys（Mc=0.5）[J]. LIAO ShuZhi1,GUI XuChun1,ZHANG Chun2,PENG HaoJun1,XIE HaoWen1,OUYANG YiFang3 & ZHANG BangWei4,5 1 Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Structures and Quantum Control of Ministry of Education,Department of Physics,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;2 College of Mathematics and Computer Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;3 Department of Physics,Guangxi University,Nanning 530004,China;4 Department of Applied Physics,Hunan University,Changsha 410081,China;5 International Centre for Materials Physics,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110015,China. Science in China（Series G:Physics,Mechanics & Astronomy）. 2009(10)
[6]合金固溶度理论的进展(二)[J]. 张邦维,廖树帜. 上海金属. 1999(03)
[7]EAM APPROACH TO ENTHALPY OF FORMATION OF ALKALI METAL ALLOYS[J]. Zhang Bangwei;Ouyang Yifang;Liao Shuzhi;Jin Zhanpeng1 (International Centre for Materials Physics,Shenyang 110015)2 (Department of physics,Hunan University, Changsha 410082)3 (Department of Materials Science and Engineering,Central South University of Tec. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 1996(04)
[8]一种新的系统化的固溶体理论：键参数函数和尺寸因素方法[J]. 张邦维,廖树帜,欧阳义芳. 湖南大学学报(自然科学版). 1995(01)
[9]稀土族Pm和Tm两元素固溶度的抛物线法预测[J]. 廖树帜,张邦维,欧阳义芳. 湖南大学学报(自然科学版). 1994(05)
[10]过渡族金属二元合金固溶度理论的进一步研究[J]. 廖树帜,张邦维,欧阳义芳. 稀有金属材料与工程. 1994(05)
本文编号：3500259
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