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《鋯基非晶合金納米晶化及其動(dòng)力學(xué)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、山東大學(xué)博土學(xué)位論文——鋯摶非品合余納米品ft艟je動(dòng)力學(xué)_I{J}究摘要本文以X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱(nsc)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨電子顯微鏡(HRTEM))b主要研究手段，系統(tǒng)地研究了z卜cu和zr_Cu．Ni非晶合金在不同條件下的晶化行為以及Ni含量和冷卻速度對(duì)Zr．Cu．Ni非晶合金晶化過(guò)程的影響，并對(duì)zr基非晶合金的晶化機(jī)制進(jìn)行了初步探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在共晶成分的Zrs4Cu46非晶合金連續(xù)加熱DSC曲線上約733"C處出現(xiàn)了一個(gè)明顯的吸熱峰。該吸熱峰不隨加熱速度的變化而變化，表明在此溫度下
2、發(fā)生某種相變。XRD和TEM結(jié)果表明，在733℃時(shí)，zr54Cll46非晶合金基體中發(fā)生如下共析反應(yīng)：CuloZr7+CuZr2一Cuz什Q。該反應(yīng)發(fā)生的溫度與cu—zr合金平衡相圖中715℃時(shí)的共析反應(yīng)溫度非常接近。反應(yīng)過(guò)程中吸收的熱量導(dǎo)致連續(xù)加熱DSC監(jiān)線上吸熱峰的出現(xiàn)。對(duì)于Zr44Cu56非晶合金，其晶化過(guò)程通過(guò)兩步完成的。第一放熱峰對(duì)應(yīng)的是CuZr2和CuloZr7相的析出，而第二放熱峰對(duì)應(yīng)的則是Cu5lZrl4相的形成。Zr70Cu30非晶合金連續(xù)加熱晶化過(guò)程通過(guò)一個(gè)放熱峰完成。當(dāng)Zr70Cu30非晶合金中的部分Cu
3、原予被Ni原子取代時(shí)，其晶化過(guò)程發(fā)生明顯改變。晶化過(guò)程由一個(gè)放熱峰轉(zhuǎn)變成兩個(gè)放熱峰。TEM結(jié)果表明，Zr70Cu20Nilo非晶合金連續(xù)加熱DSC曲線上的第一放熱峰對(duì)應(yīng)Zr2Cu相的析出，麗第二放熱峰對(duì)應(yīng)納米尺度弦c．Zr2Ni相的形成。Zr70Cu20Nilo非晶合金的晶化過(guò)程取決于Cu原子和Ni原子的擴(kuò)散。Zr2Cu晶相的優(yōu)先析出是由于Cu／Ni原子之間的Kirkendall效應(yīng)。Zr70Cu20Nilo非晶合金在等溫退火晶化過(guò)程中，其DSC曲線上只出現(xiàn)單一放熱峰。動(dòng)力學(xué)分析表明，Zr70Cu20NiI。非晶合金的晶化過(guò)程
4、主要是由三維形核與晶核長(zhǎng)大過(guò)程控制，且形核率隨晶化過(guò)程的進(jìn)行逐漸增大。晶化過(guò)程中首先析出fcc—Zr2Ni相，其次是Zr2Cu相。通過(guò)改變退火溫度和對(duì)zr70cu20Nilo非晶合金在過(guò)冷區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間退火發(fā)現(xiàn)，廟c．Zr2Ni相具有良好的熱穩(wěn)定性。它幾乎不隨退火溫度和退火時(shí)間的變化而變化。當(dāng)退火溫度高于晶化開(kāi)始溫度，且晶化百分比達(dá)到一定程度時(shí)，Zr2Cu相才會(huì)大量析出。，2'c—Zr2Ni相的高穩(wěn)定性與晶化過(guò)程中基體成分變化所導(dǎo)致的晶化激活能的變化有密切關(guān)系，并對(duì)Zr，oCu20NiIo非晶合金的晶化行為進(jìn)行了較為深入的分析與
5、探討。ZrToCu20Nilo非晶合金在等溫退火晶化過(guò)程主要經(jīng)歷兩個(gè)不同階段。首先是晶化初期fcc．Zr2Ni晶核的瞬時(shí)形核與瞬時(shí)長(zhǎng)大過(guò)程，這是一個(gè)界面控制的形核與擴(kuò)散控制的長(zhǎng)大過(guò)程；其次是fcc-Zr2Ni摘要和ZrzCu這兩種晶化相的晶粒自行長(zhǎng)大過(guò)程，這是一個(gè)擴(kuò)散控制的品粒長(zhǎng)大過(guò)程。Zr70Cu20Nilo非晶合金在較低溫度下進(jìn)行預(yù)退火處理時(shí)，在非晶基體上會(huì)出現(xiàn)數(shù)量較多的有序原子團(tuán)簇。這些有序原子團(tuán)簇對(duì)非晶合金的后續(xù)晶化過(guò)程有重要影響。對(duì)Zr70Cu20NiIo非晶合金進(jìn)行不同時(shí)間的預(yù)退火處理可以發(fā)現(xiàn)，隨著退火時(shí)間的增大，
6、非晶合金的穩(wěn)定性逐漸降低，分析認(rèn)為這與Zr70Cu20Nilo非晶合金基體中有序原子團(tuán)簇的增加或增大有關(guān)。根據(jù)對(duì)Zr70Cu20Nilo非晶合金徑向分布函數(shù)的Gauss分解結(jié)果推斷，在Zr70Cu20Nilo非晶合金預(yù)退火過(guò)程中析出的有序原子團(tuán)簇具有類面心立方結(jié)構(gòu)。正是由于這種類面心立方結(jié)構(gòu)有序原子團(tuán)簇與先析出的fcc．Zr2Ni相具有相似的結(jié)構(gòu)類型，導(dǎo)致非晶合金的晶化過(guò)程變得更加易于進(jìn)行，從而降低了非晶合金的穩(wěn)定性。XRD和HRTEM結(jié)果表明，Zr70Cu20Nilo非晶合金完全晶化時(shí)的產(chǎn)物主要是bct．Zr2Cu和fcc—
7、Zr2Ni兩種晶化相，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未觀察到穩(wěn)定態(tài)的bct-Zr2Ni相。在連續(xù)加熱條件下，當(dāng)Ni含量從5at％增加到15at％時(shí)，Zr70Cu30-。Ni。(F5，10和15)非晶合金的表觀晶化激活能從351kJ／mol逐漸增加到402kJ／mol，表明zr7。Cu30。Ni，(f5，10和15)非晶合金的穩(wěn)定性隨Ni含量的增加逐漸提高。而在等溫退火過(guò)程中，Zr70Cu30．xNk(乒5，10和15)非晶合金的局域晶化激活能隨晶化百分比表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。當(dāng)Ni含量逐漸增加時(shí)，其晶化激活能呈先增后降的趨勢(shì)。Ni含量的變化對(duì)Zr
8、70Cu30。NixC](=5，10和15)非晶合金品化過(guò)程的影響表現(xiàn)出典型的類調(diào)幅分解變化規(guī)律。當(dāng)Ni含量分別為5at％和15at％，且加熱速度在20K／rain以下時(shí)，非晶合金以晶化相的同時(shí)析出為主要晶化方式，表現(xiàn)在DSC曲線上是存在兩個(gè)幾乎重疊的晶化放熱峰；而當(dāng)Ni含量
