收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Zr基大块非晶合金的稳定性及其团簇模型的研究

王晓东  
【摘要】:非晶态材料是相对于传统的晶态材料而言的。主要包括氧化物玻璃,高分子聚合物,非晶态半导体以及金属玻璃,由于其结构的无序性而表现出的独特物理与化学特性,已成为凝聚态物理与新材料设计的前沿课题。 本文首先回顾了非晶合金的发展历史以及国内外的研究现状;总结了人们在非晶的形成能力,结构弛豫和晶化,以及结构模型方面的研究成果;并讨论了非晶合金在纳米复合方面的潜在应用和面临的问题。 非晶合金作为一种亚稳相,随着温度的升高,会发生一系列的结构演化,最终形成稳定的晶化相导致性能的恶化。因此,非晶的稳定性是决定非晶应用范围的重要因素之一。本文首先考察了低于Tg温度的退火、动载荷以及超强磁场对Zr_(62)Al_8Ni_(13)Cu_(17)非晶合金晶化过程的影响,分析非晶合金在特定条件下的稳定性变化。另一方面,根据组织遗传性原理,认为析出相必然保留着与母相的某些结构的特征,尤其在局域结构范围内。从团簇的角度,引入基于第一性原理的离散变分法理论,考察了非晶合金的稳定性与其团簇电子结构的关系;领先晶化相间的结构共性及其电子结构。然后在TiZrNi合金系中,分析了从准晶到Bergman相的结构变化规律和在zrTiAlCu,ZrTiAlNi合金中,析出相的结构随Ti/Zr比的变化规律,进一步证实这些合金相间的结构共性。 研究表明预弛豫和动载荷促进了该合金的晶化转变,而超强磁场则对之起到明显抑制作用。非晶稳定性很大程度取决于外界条件对临界晶核形成的影响,换句话说,即短程序范围内团簇的稳定性。 EXAFS的结果表明Zr-Ni,Zr-Cu非晶合金与其同成分的晶化相间存在相近的近邻原子排列。采用适合于团簇计算的离散变分Xα方法,讨论了Al及其它合金元素对这两类非晶合金稳定性的影响,发现非晶的稳定性与团簇内原子间的亲和力密切相关,稳定非晶的Fermi能级位于能隙处,基本满足Nagel-Tauc推论。 对Zr基大块非晶合金的常见晶化产物—准晶,fcc-Zr_2Ni或MgCu_2型相,tI-Zr_2Cu,hp-Zr_6Al_2Ni或hp-MgZn_2型相的团簇分析表明:这些合金相主要基于两种结构单元,二十面体和Gaskell多面体结构。fcc-Zr_2Ni,fcc-MgCu_2以及hp_MgZn_2型相中存在由双生二十面体堆垛的两壳层Bergman团簇;在tI-Zr_2Cu中,团簇转变为与二十面体相关的截角八面体堆垛结构;而在hp-Zr_6Al_2Ni中,以Zr原子为中心,存在五棱柱覆盖两个五棱锥的结构单元,若使得两个五棱锥相对倾转36°,其将会转变为二十面体结构,而以Ni,Al原子为中心则存在Gaskell多面体(三棱柱覆盖三个半八面体结构)。虽然这种结构类似于Gaskell提出的金属.类金属(T_3M型)非晶的局域结构单元,但具体的堆垛模式发生了改变。 根据Bergman团簇模型,同样采用离散变分Xα方法考察三种Bergman团簇的稳定性。电子结构的计算表明,三种团簇的态密度曲线和(100)晶面上电荷密度的分布反映出的fcc相和hp相的稳定性与实验结果基本一致。说明 摘要(Abstract) 这三种相的稳定性可以通过其中的Bergman团簇来反映。同时也证实了“要提 高非晶形成能力,并不只是要提高液相的稳定性,而且要使得对应的晶体相失 稳”的观点。 一定量的Fe可以促进TizrNi准晶向cF96相转变,而AI则促进其向hP(C14) 相转变。在Zr64CuZsAls非晶中,用Ti置换Zr,随着Ti含量的增加,析出相为 非晶加tl一ZrZCu,非晶加hp(C14),最终完全为hp(C14)相。在 Zr6oNiZoA12。非 晶中,同样用Ti置换zr,so,oTi时析出相为非晶加hp一zr6A12Ni以及少量hp(e14), 巧%Ti时为hp一zr6A12Ni与hP(C 14)相的混合。这种析出相的变化规律也进一 步说明在这些合金相间存在结构的共性,反映了局域团簇的演化趋势。 合金中的团簇可以部分反映出块体材料的特性,展望未来,若以团簇作为 合金化设计考虑的基元,通过控制团簇稳定存在的条件,选择不同特性的团簇 组合,将会设计出具有不同特性的新型材料。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 景勤,刘日平,邵光杰,王文魁;Zr基大块非晶合金的热膨胀与超塑性[J];物理学报;2004年05期
2 宋建丽,闫志杰;反复熔炼对Zr基大块非晶合金玻璃形成能力的影响[J];中国有色金属学报;2003年03期
3 嵇罡,季颖斐,马学鸣,董远达;大块非晶合金的形成能力[J];材料科学与工程;1999年03期
4 李喜峰,杨元政,赵德强,唐德文,谢致薇,匡同春,白晓军;Zr_(57)Nb_5Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)大块非晶合金的晶化动力学及显微硬度[J];热加工工艺;2003年02期
5 金延;Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块非晶合金的加载循环软化[J];金属功能材料;2004年05期
6 晓敏;Fe基大块非晶合金的软磁性能[J];金属功能材料;2001年03期
7 司鹏,程饶雄,李细,江王健,张荻;大块非晶合金形成的控制因素与制备技术[J];材料工程;1998年11期
8 郑准备,梁工英;大块非晶合金的研究进展[J];热加工工艺;2001年05期
9 刘芳;孙民华;王淑英;牟洪臣;程伟东;孙永丽;;Cu-Zr-Ti大块非晶合金的晶化动力学研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2007年02期
10 汪卫华;董闯;石灿鸿;;大块非晶合金[J];科学观察;2007年05期
11 谢建新,周成,张志豪;非晶合金精细零部件的超塑性成形技术[J];材料导报;2003年02期
12 肖华星,陈光;板状Fe-基大块非晶合金的制备及其断裂韧性测定[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
13 孙兵兵;王艳波;文军;杨海;隋曼龄;;电镜样品制备方法对非晶合金结构的影响[J];电子显微学报;2006年S1期
14 汪卫华;;非晶合金塑性研究的新进展[J];自然杂志;2006年06期
15 汪卫华,王文魁,白海洋;新型Zr-Ti-Cu-Ni-Be-C大块非晶合金的形成[J];中国科学A辑;1998年05期
16 汪卫华,王文魁;新型多组元大块非晶合金材料的发现与研究进展[J];物理;1998年07期
17 饶雄,李细江,司鹏程,汪卫华;具有极大玻璃形成能力的多元大块非晶合金的研究进展[J];材料工程;1999年09期
18 富莉;铁磁性大块非晶合金的最新动向[J];材料导报;1999年04期
19 王晓东,齐民;缓冷大块非晶合金的发展现状及其形成能力的考虑[J];材料科学与工程;2000年01期
20 申玉田,崔春翔,徐艳姬,韩瑞平;大块非晶合金制备原理与技术[J];稀有金属材料与工程;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姚可夫;邱胜宝;吴文飞;;脉冲电流处理对Zr基大块非晶合金力学性能的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
2 王丹;孙民华;尹龙承;黄海亮;姜宏伟;彭鸿雁;郑友进;陈玉强;;大块非晶合金Zr-Cu-Ni-Al“强”-“超强”转变的动力学行为[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
3 王文魁;范长增;孙力玲;杨超;刘日平;张君;;压力及制备条件对大块非晶合金结构的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
4 张涛;;大块非晶合金的新合金体系[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
5 范亮;刘丹敏;张久兴;;大块非晶的性能及其制备技术[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
6 李荨;沈宝龙;;GdCoAlSi大块非晶合金的非晶形成能力和磁热效应的研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 汪卫华;潘明祥;赵德乾;李顺朴;白海洋;;Zr-Ti-Cu-Ni-Be大块非晶合金的微结构研究[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
8 何顺荣;吴志强;程曙霞;;锆基大块非晶在HCl溶液中的耐腐蚀性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(7)[C];2007年
9 李会强;杨院生;童文辉;王珍玉;;大块非晶合金真空吸铸制备过程的温度场模拟[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
10 盛文斌;张志敏;谷万里;郭红;;Ti基大块非晶合金研究进展[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓东;Zr基大块非晶合金的稳定性及其团簇模型的研究[D];大连理工大学;2003年
2 李刚;Zr基非晶合金激光熔覆与诱导自蔓延合成[D];大连理工大学;2003年
3 山圣峰;Ti基大块非晶合金的制备及性能研究[D];燕山大学;2010年
4 陈德民;大块非晶合金变形机制及本构行为[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 陈庆军;铁基大块非晶合金的玻璃形成能力及断裂行为[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 王彦芳;激光诱导燃烧合成非晶合金[D];大连理工大学;2006年
7 王庆;大块非晶合金的力学行为及其微观机理研究[D];上海交通大学;2006年
8 景勤;多组元大块非晶合金研制及其空间搭载实验方案设计[D];燕山大学;2004年
9 王秀英;高压、辐照对大块非晶合金原子输运及相关过程的影响[D];燕山大学;2004年
10 郭晶;大块非晶合金玻璃形成能力与液体脆性的研究[D];山东大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴文飞;Zr_(41.3)Ti_(14.2)Cu_(12.8)Ni_(10.3)Be_(21.4)大块非晶合金的晶化行为研究[D];清华大学;2004年
2 李霞;Zr基大块非晶合金弛豫和晶化过程研究[D];大连理工大学;2002年
3 马中锋;锆基大块非晶合金的热稳定性及晶化动力学研究[D];合肥工业大学;2010年
4 蔡礼平;锆基大块非晶合金及其晶化合金的耐腐蚀性能研究[D];合肥工业大学;2010年
5 郭晶;Zr基大块非晶合金玻璃转变特性及GFA的电阻法探索[D];合肥工业大学;2005年
6 宋文博;钛基大块非晶合金的制备及其组织与性能表征[D];湘潭大学;2010年
7 苏红娟;Zr基大块非晶合金本构关系及微齿轮挤压成形工艺研究[D];上海交通大学;2012年
8 马月姣;Zr基大块非晶合金连续成型的凝固过程数值模拟[D];大连理工大学;2012年
9 白帮伟;退火温度对Zr基大块非晶合金硬度和摩擦性能的影响[D];燕山大学;2010年
10 张宝庆;ZrTiCuNiBe大块非晶合金耐蚀性及热稳定性研究[D];燕山大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 王玉亮 通讯员 邱岩 李永利;“大块非晶”863项目将落户秦皇岛[N];河北日报;2006年
2 李永利 邱岩;投资20亿元“大块非晶”产业化基地落户秦皇岛[N];河北经济日报;2006年
3 张永忠;大块非晶材料研究取得突破性进展[N];中国有色金属报;2003年
4 记者 柯颂;航天新材料将现中山造[N];中山日报;2006年
5 本报记者 镡立勇;燕大8年捧得10项国家科技大奖[N];河北经济日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978