alxce合金系非晶形成能力及其晶化行為研究

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1、出壟查耋堡圭鎏奎；；；當(dāng)!：l耋；窒壘莖蜚魚壟鐾簦壟墾基雖絲塹墊塹查摘要本文以X射線衍射技術(shù)(Ⅺ①)、差示掃描量熱分析(DSC)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨電子顯微鏡(HRTEM)為主要研究手段，系統(tǒng)地研究了AI-Ni—Mg-Ce合金系的非晶形成規(guī)律，并詳細(xì)研究了A1．Mg．Ce和A1．1M．RE(TM表示過渡族金屬元素，RE表示稀土元素)非晶合金的晶化行為，此外，還對AIs3NiloCe7非晶合金的結(jié)構(gòu)馳豫行為進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過向～．Ni—ce合金系中加入適量的Mg元素，能夠在一個較寬的成分范圍內(nèi)獲得“準(zhǔn)納米-非晶”合金’，其具體成

2、分范圍如下：舢82Nil她MgxCes(49‘s5)；Als3Nilo．xMgxCe)(2盤亟)；AIs4Nil¨Mgxce6(29酬)。分析認(rèn)為，AI二Ni—Mg-ce合金系中“準(zhǔn)納米-非晶”合金的形成主要?dú)w因于Mg元素的特殊性質(zhì)，即Mg與其它組元之間具有較小的負(fù)的混合焓。通過對Al蟬Nil嘛MgxCe6合金系非晶形成能力(GFA)的研究發(fā)現(xiàn)，GFA與IAHXSJk口I成正比，與(耳z’塒)成反比，并在此基礎(chǔ)上，提出一個新的判據(jù)口=lAtb

3、表示熔化結(jié)束溫度，b表示波爾茲曼常數(shù)。發(fā)現(xiàn)在非晶態(tài)A182MgloCe8和AluMgloCe6合金的晶化過程中，亞穩(wěn)相A192Ces作為初生相從非晶基體中析出。這一過程明顯不同于一般富鋁基非晶合金的晶化靚律，即fcc-Al作為初生相單獨(dú)或與其它金屬化合物一同在晶化過程的第一階段從非晶基體中析出。非晶態(tài)Als2MgIoCe8合金的晶化過程可以歸納如下：在晶化過程的第一階段，亞穩(wěn)相A192Ce8作為初生相從非晶基體中析出；在晶化過程的第二階段，皿穩(wěn)相A192Ces分解成fcc-A1和AhCe相，同時Aim2Mgl7相也從基體中析出，在此過程中還出現(xiàn)少量未知

4、的亞穩(wěn)相。晶化的最終產(chǎn)物為f＆．AI、AhCe和刖12Mgl7相。非晶態(tài)Ai¨MgloCe6合金的連續(xù)加熱晶化過程類似于Als2MgIoCe8非晶合金，只是區(qū)別于在晶化過程的第二階段沒有出現(xiàn)未知的亞穩(wěn)相，其晶化過程可簡單表示如下：非晶基體_亞穩(wěn)相A192Ces+非晶基體--*(fcc-Al+A14ce)+A112Mgl7。通過小注’：“準(zhǔn)納米·非晶”合金是由Nanoglassyalloy翻譯而來的，詳見第3章．IX對比AI-Mg-Ce(Als2MgloCes／Als4MgloCe6)和AI—Mg-Ni—Ce(Als2M96Ni4Ces／AIs4Mg：7

5、Ni3Ce6／AIs4MgsNi2Ce6)非晶合金的晶化行為，發(fā)現(xiàn)少量的Ni加入到AI．Mg-Ce非晶合金中能夠促使Rx-Al作為初生相在晶化過程中從非晶基體中析出。對比Als3NiloSi2Ce5和A185NiloCe5非晶合金的晶化行為發(fā)現(xiàn)，少量Si的加入能夠把共晶型晶化的非晶合金舢85Niloce5轉(zhuǎn)變?yōu)槌蹙途Щ姆蔷Ш辖餉ls3NiloSi2Ces；對比AIsTNi7Nd6和A187Ni5C02Nd6非晶合金的晶化行為發(fā)現(xiàn)，少量Co替代Ni能夠把初晶型晶化的非晶合金刖87Ni7Nd6轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿途Щ姆蔷Ш辖餉IaTNisC02Nde。通過K

6、issinger方法計(jì)算出A183NiloShCe5、A185NixoCe5、A187Ni7Nd6和AIs7NisC02Nd6非晶合金的晶化激活能分別為191、290、166和221kJ／mol。由此可以看出，Si的加入降低了非晶合金的晶化激活能，即降低了非晶合金的熱穩(wěn)定性；Co的加入增加了非晶合金的晶化激活能，即增強(qiáng)了非晶合金的熱穩(wěn)定性。以DSC測試結(jié)果為依據(jù)，A183NiloCe7非晶合金的結(jié)構(gòu)馳豫研究表明，其晶化過程的第二峰隨預(yù)退火溫度的升高(473K-533K)逐漸與第一峰合并在一起；隨著預(yù)退火溫度的進(jìn)一步升高(533K-553K)又逐漸從第一

7、峰中分離出來。AIs3NiloCe7非晶態(tài)合金在連續(xù)加熱條件下和等溫退火條件下經(jīng)歷了兩種晶化機(jī)制。在連續(xù)加熱條件下，fcc-Al和一種未知亞穩(wěn)相在晶化過程的第一階段一同從非晶基體中析出；而在等溫退火晶化過程中，一種未知亞穩(wěn)相單獨(dú)從非晶基體中析出。關(guān)鍵詞：鋁基非晶，晶化激活能，熱穩(wěn)定性，非晶形成能力，亞穩(wěn)相。X出壅叁莖堡圭絲塞三；§；；l耋g壘壘蚤蜚魚壟鴦墼壟星基魚絲塹壟塹鴦ABSTRACTInthispaper,theglass-formingability(GFA)oftheAI-Ni-Mgbasedamorphousalloys，thecrysta

8、llizationbehaviorsofA1·Mg-CeandAi-TM-REamorphou