稀土元素對(duì)鎂基塊體非晶合金玻璃形成能力的影響及晶化動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文以Mg合金為基礎(chǔ)，利用稀土元素La，Tb，Gd分別替代非晶形成能力較強(qiáng)的Mg65Cu25Y10中的Y，用真空吹鑄法制備出了直徑2mm的Mg65Cu25Y10-XLaX(x=0，0.35，1，2)，Mg65Cu25Y10-XTbX(x=0，2，4，6，8，10)、Mg65Cu25Y6Gd4以及Mg65Cu25Gd10塊體非晶合金棒。 采用X射線衍射分析(XRD)、差熱分析(DTA)分別對(duì)塊體非晶合金Mg65Cu25Y10-XL

2、aX(x=0，0.35，1，2，3，4)的結(jié)構(gòu)和玻璃形成形成能力(GFA)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：x=2時(shí)，合金具有最高的GFA(Trg=0.5872)；當(dāng)x=0.35時(shí)，也就是當(dāng)原子半徑參數(shù)λ=0.18時(shí)，不但沒(méi)得到共晶點(diǎn)的成分，反而其GFA比Mg65Cu25Y10還差；當(dāng)x=3，4時(shí)，此時(shí)在非晶基體中已經(jīng)出現(xiàn)晶體相，說(shuō)明其GFA顯著降低。 對(duì)于塊體非晶合金Mg65Cu25Y10-xTbx(x=0，2，4，6，8，10)的研究，

3、結(jié)果表明：此合金系全為非晶合金，隨著合金元素Tb含量的增加其GFA逐漸增強(qiáng)，當(dāng)x=8時(shí)，合金的GFA最強(qiáng)，當(dāng)x=10時(shí)，有所下降；通過(guò)對(duì)Mg65Cu25Y10-xTbx合金系的電負(fù)性差(△x)與原子尺寸參數(shù)δ的計(jì)算，認(rèn)為產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是由于Mg65Cu25Y10-XTbX(x=0，2，4，6，8，10)合金的電負(fù)性差的變化所引起的。當(dāng)x=6，8時(shí)，合金的GFA較強(qiáng)，DTA圖顯示其成分可能屬于共晶點(diǎn)成分或其附近，同時(shí)通過(guò)計(jì)算得出此

4、兩種非晶合金的入值與由原子團(tuán)簇模型推導(dǎo)而出的參數(shù)λ=0.18值相差較大，說(shuō)明原子結(jié)構(gòu)參數(shù)入并不完全適用于Mg65Cu25Y10-XTbX(x=0，2，4，6，8，10)合金系中的兩種共晶點(diǎn)成分或其附近的非晶合金。利用Kissinger方程研究了Mg65Cu25Y2Tb8合金的玻璃轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)行為，結(jié)果表明：Mg65Cu25Y2Tb8非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變和晶化行為均具有明顯的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。 研究了Mg65Cu25Y6Gd4、Mg65Cu

5、25Gd10塊體非晶合金的結(jié)構(gòu)和GFA及其玻璃轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明：玻璃轉(zhuǎn)變表觀激活能與頻率因子V0越小，玻璃轉(zhuǎn)變處Lasocka關(guān)系的B值越大，則對(duì)于同一合金系表現(xiàn)出GFA越強(qiáng)。經(jīng)分析得出這一現(xiàn)象是由于大塊非晶合金獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所引起的。 由于Mg65Cu25Gd10合金具有較強(qiáng)的GFA，利用真空吹鑄法成功地制備了長(zhǎng)寬厚分別為80mm、20mm、3mm的Mg65Cu25Gd10塊體非晶合金。系統(tǒng)地分析了其在不同的退火溫度與時(shí)間

6、的非晶晶化行為。結(jié)果表明：Mg65Cu25Gd10塊體非晶合金與傳統(tǒng)非晶合金相比在0.5Tm處退火不能析出納米晶，只能進(jìn)行金屬玻璃的結(jié)構(gòu)馳豫，這可能與其不能在低溫下以無(wú)熱長(zhǎng)大模型析出納米晶有關(guān)。Mg65Cu25Gd10塊體非晶合金等溫退火時(shí)只析出hcp-Mg與hcp-Mg2Cu兩種納米晶，其等溫退火時(shí)間與晶體生長(zhǎng)服從連續(xù)形核與拋物線生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)定律。有效控制好非晶晶化的退火溫度與時(shí)間，就能得到理想的非晶/納米晶或者納米晶材料。 對(duì)