Zr-Ni基非晶的低溫結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及合金化控制.pdf

1、碩士學位論文ZrNi基非晶的低溫結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及合金化控制StructuralDecompositionofZrNi—basedAmorphousAlloysatLow—temperaturesandtheEnhancedStructuralStabilitybyAlloying學21305036完成日期：20160606大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要ZrNi體系是重要的二元非

2、晶基礎體系，且Zr、Ni組元與氫(及其同位素)之間具有特殊的親合作用，相關(guān)非晶顯示出優(yōu)良的儲氫和氫輸運特性，有用作儲氫或透氫材料的潛力。但非晶合金在熱力學上處于亞穩(wěn)態(tài)，其結(jié)構(gòu)與服役穩(wěn)定性一直是非晶合金材料的重要研究課題。一般認為，非晶合金在低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度疋時，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這常作為確定相關(guān)非晶材料實際服役溫度的重要依據(jù)。目前，有關(guān)非晶合金材料的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)研究大都集中在瓦及其以上溫度；Z卜Ni非晶的低溫(指疋溫度以下)晶化行為

3、與機制并無定論，需明晰與澄清。近期人們發(fā)現(xiàn)原子快速擴散可引發(fā)非晶低溫結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與晶化。因此，ZrNi基非晶合金的快速擴散行為與控制研究對該類材料的發(fā)展與應用至關(guān)重要?；谶@一背景，本文擬通過電子顯微術(shù)，結(jié)合熱分析等手段，系統(tǒng)研究典型ZrNi二元快淬非晶的低溫結(jié)構(gòu)演化行為，并運用非晶合金的原子遷移理論，探討相關(guān)非晶低溫結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主導因素，揭示影響ZrNi非晶低溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的原子遷移行為與機理；隨后研究合金組元添加對Z卜Ni非晶低溫晶化的影響

4、作用，以尋求控制與延緩相關(guān)非晶低溫晶化行為的有效方法。主要研究結(jié)果如下：(1)Zr60Ni40非晶合金在疋130K溫度下長時間等溫退火均無晶化發(fā)生；在疋30K溫度下退火處理50min后開始出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)，隨退火時間延長，晶化產(chǎn)物和樣品的晶化程度增加，依次出現(xiàn)hP2Zr、ci2Zr和底心正交結(jié)構(gòu)的未知亞穩(wěn)相(a=0912nm，b=0529nm，c=0954nm)。(2)對于近共晶點Zr643Ni357(Tg=3884C，T工=414。C)團

5、簇成分式[Ni3Zrs](NizZr)成分與Zr76Ni24(驢325℃，T工=355。C)附近團簇成分式[Ni3Zrs]Zr成分，引入Ti元素后得到的[Ni3Zrs](NiTi2)與[Ni3Zrs]Ti合金(對應于原子百分比成分Zr5714Ni2857Til429和Zr6667Ni25Ti833)的非晶形成能力無明顯變化，與原合金一樣，僅能形成條帶非晶；在熱穩(wěn)定性方面，Zr571aNi2857Til429非晶的疋與瓦分別為326。C和

6、365。C；Zr6667Ni2sTi833非晶的疋與瓦分別為326℃和351℃：其值與基礎ZrNi二元非晶的接近或更低。(3)AI的加入有利于Z卜Ni合金非晶形成能力與穩(wěn)定性的提升。團簇成分式為[Ni3Zrs](NiAl2)和[Ni3Zrs]AI(對應于原子百分比成分Zr5714Ni2857AIl429和Zr6667Ni25A1833)合金均可制備出直徑2mm的非晶鑄棒；在熱穩(wěn)定性方面，Zr57t4Ni2857A11429的疋與疋值為4