碳元素摻雜對鋁基非晶形成的影響.pdf

1、本文選擇Al88Ni6Y6非晶合金為研究對象，利用機械合金化法成功制備了Al88Ni6Y6+x wt.％石墨/石墨烯（x=0，0.2，0.5和0.8）非晶基復合材料，利用X射線衍射儀、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡對制得的粉末進行了測試分析，探討不同結(jié)構(gòu)類型的C元素單質(zhì)對于基體合金物相組成、微觀形貌、熱穩(wěn)定性以及非晶形成能力的影響。并初步探討利用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備塊體Al基非晶復合材料，初步對燒結(jié)塊體的密度、

2、物相組成、微觀形貌、熱力學性質(zhì)以及顯微硬度進行了分析，并探討摻雜元素和燒結(jié)溫度對于塊體合金力學性能的影響。
　　 結(jié)果表明，石墨或石墨烯摻雜均顯著提高基體合金的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力。摻雜石墨及延長球磨時間均會明顯改變合金的晶化模式。x=0.5和0.8wt.％的摻雜量有利于縮短基體合金的非晶化進程，x=0.2wt.％的摻雜量則會延長非晶化進程。摻雜石墨會產(chǎn)生獨特的碎屑狀微觀形貌，有利于微觀組織細化，但也會導致團聚現(xiàn)象加劇。石墨摻

3、雜極大地提高了Al基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、初始晶化溫度(Tx1)、晶化峰溫度(Tp)和過冷液相區(qū)(△Tx)范圍。同時適當?shù)膿诫s量可以提高晶化激活能(當x=0.8wt.％、球磨時間為200 h時，Ex1、Ep1分別為500.6 KJ/mol和489.4 KJ/mol)。延長球磨時間，激活能普遍減低。另外，石墨可以降低合金的結(jié)晶速率常數(shù)VT，拓寬△Tx范圍，有利于提高非晶形成能力。但合金的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力并不一致變化，它們由

4、不同的機理所決定;摻雜石墨烯會顯著改變合金的晶化模式，但延長球磨時間對于晶化模式的影響作用減弱。石墨烯對于縮短基體合金非晶化進程的作用并不明顯，當x=0.2和0.5wt.％時非晶化進程與基體合金基本一致，當x=0.8wt.％時會延長非晶形成時間。摻雜石墨烯會產(chǎn)生獨特的層片狀微觀形貌，適當摻雜量有利于微觀組織細化，過量摻雜會增大顆粒尺寸，也會導致團聚現(xiàn)象加劇。石墨烯摻雜極大地提高了基體合金的Tg、Tx1、Tp和△Tx值，但增加摻雜量和延長

5、球磨時間對于熱力學特征參數(shù)的提升并不明顯。初始晶化焓與熱力學特征參數(shù)間存在良好的負相關(guān)性。適當?shù)膿诫s量可以提高晶化激活能(當x=0.5wt.％、球磨時間為200 h時，Ex1、Ep1分別為672.2 KJ/mol和560.1 KJ/mol)。延長球磨時間，激活能普遍減低。另外，石墨烯也可以降低合金的結(jié)晶速率常數(shù)VT，拓寬△Tx范圍(當x=0.8wt.％、球磨時間為200 h時，△Tx=362 K)，有利于提高非晶形成能力。
　　

6、 對Al88Ni6Y6+0.8wt.％石墨/石墨烯非晶基復合粉末在不同燒結(jié)溫度下制得試樣的測試結(jié)果顯示:燒結(jié)塊體均完全晶化，未能成功制備出Al基大塊非晶基復合材料。塊體的相對密度和顯微硬度具有類似的變化趨勢。無論是摻雜石墨或是石墨烯的試樣，隨著燒結(jié)溫度的提高，密度和顯微硬度均隨之增加，摻雜0.8wt.％石墨烯、燒結(jié)溫度為1200℃的試樣，其密度和維氏硬度分別為4.24 g/cm3和375 HV，但相同燒結(jié)溫度下?lián)诫s石墨的試樣表現(xiàn)出更高的