Cu-Zr-Ag系合金非晶形成及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、Cu-Zr二元非晶態(tài)合金由于其低廉的價(jià)格和優(yōu)異的機(jī)械性能等，在非晶合金領(lǐng)域具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。向其中添加Ag元素，可提高合金的非晶形成能力。我們?cè)谇叭斯ぷ鞯幕A(chǔ)上，本文以Cu-Zr-Ag合金系為研究對(duì)象，基于EAM作用勢，采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法，研究了成分變化對(duì)兩種體系非晶形成能力的影響，并對(duì)非晶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，得到如下結(jié)果:
　　在Cu100-xZrx(x=8-83)體系中，近共晶成分非晶合金的非晶形成能力高于遠(yuǎn)離共

2、晶成分的非晶合金。在近共晶成分中，Cu-Zr原子間具有更強(qiáng)的相互作用，形成了大量以Cu元素為中心的二十面體團(tuán)簇，該團(tuán)簇通過交錯(cuò)連接形成了短程序和中程序團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，限制了原子的遷移，從而提高了非晶形成能力。
　　在(CuZr)100-xAgx(x=0、10、20、30)合金系中，隨Ag含量增加，非晶形成能力先升高后下降，并在Cu40Zr40Ag20合金成分處達(dá)到最大值。對(duì)比分析Cu50Zr50與Cu40Zr40Ag20兩種合金的結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)，后者的三種偏偶分布函數(shù)的主峰峰值均較高，化學(xué)短程序參數(shù)αCuZr和αZrCu值均為負(fù)值且值較小，異類原子間的相互作用更加強(qiáng)烈，總配位數(shù)CNtotal更接近形成二十面體結(jié)構(gòu)的理論值(12)，序參數(shù)W6更加接近二十面體序參數(shù)的理論值(0.169754)。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)上的優(yōu)勢促使Cu40Zr40Ag20非晶合金含有具有更多數(shù)量的二十面體，大量的二十面體通過點(diǎn)連接、線連接、面連接及體連接等方式相互交織，形成更為緊湊的短程序二十面體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)與

4、中程序二十面體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，妨礙了原子的移動(dòng)與重排，阻礙了晶體結(jié)構(gòu)的形成，促進(jìn)了非晶結(jié)構(gòu)的形成。在所有偏結(jié)構(gòu)因子中，SCuZr(Q)具有最高主峰峰值，Cu元素和Zr元素具有負(fù)混合焓值(-23kJ/mol); SZrAg(Q)顯現(xiàn)次高峰值，兩元素之間也為負(fù)混合焓(-20kJ/mol)且混合焓的絕對(duì)值較小，這些均體現(xiàn)了異類原子間強(qiáng)烈的相互作用。SCuZr(Q)、SZrAg(Q)、SAgAg(Q)在主峰前的低谷是原子形成最近鄰的標(biāo)志。而SCuCu

5、(Q)，SCuAg(Q)和SZrZr(Q)在主峰前的小預(yù)峰說明原子間無法形成最近鄰。
　　在CuxZr80-xAg20(x=10、15、20、25、30)合金系中，Cu40Zr40Ag20合金表現(xiàn)出最好的非晶形成能力。對(duì)比分析Cu30Zr50Ag20與Cu40Zr40Ag20兩種合金的結(jié)構(gòu)參數(shù)，后者在最近鄰原子間距、化學(xué)短程序參數(shù)αCuZr、總配位數(shù)、二十面體數(shù)、二十面體短程序團(tuán)簇和中程序團(tuán)簇的致密度等方面均顯示了非晶結(jié)構(gòu)形成的優(yōu)