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Cu基大块非晶合金的制备及Pd基非晶的结构研究

徐潇  
【摘要】:自从上个世纪六十年代美国加州理工大学的Duwez等人用熔体快冷的方法制得了Au-Si非晶合金后,非晶态金属独特的物理性能、化学性能、机械性能和防腐蚀性能引起了广泛的关注和极大的兴趣。近年来,Cu基非晶合金以其低廉的成本,很强的非晶形成能力以及优良的力学性能逐渐引起人们的关注。Pd基非晶合金是人们较早开发出来的大块非晶合金,其最大尺寸可达70cm以上。本论文主要围绕以上两个体系,做了以下研究: 1.研究了Cu_(45)Zr_(48-x)Al_7RE_x,(RE=La,Ce,Nd and Gd,0≤x≤5 at.%)体系的非晶形成能力和热力学性质,发现在该体系中非晶形成能力最好的成分Cu_(45)Zr_(46)Al_7Gd_2并不是共晶成分。引入了γ参数来评价非晶形成能力。 2.通过在Cu-Zr-Al体系中加入微量稀土元素,成功的改善了体系的非晶形成能力,找到了cm级的Cu基大块非晶合金Cu_(45)Zr_(46)Al_7Gd_2。说明微合金化对非晶形成能力的提高有很大的帮助。 3.通过研究加入稀土元素后体系对真空度的敏感性,发现稀土元素的加入能有效的降低环境中的氧对体系非晶形成的破坏作用,这使得在低真空下开发大块非晶合金成为可能。 4.研究了Ca-Zr-Al-RE体系的力学性能。发现Cu_(45+x)Zr_(48)Al_(7-x)(x=1,2,3)三元体系有良好的塑性。进一步比较了不同的制备工艺对力学性能的影响。不同的制备工艺使得样品的微观结构发生了改变,进而影响了非晶的力学性能。 5.主要应用同步辐射手段对Pd_(40)Ni_(40)P_(20),Pd_(40)Cu_(30)Ni_(10)P_(20)两种非晶形成能力很强的成分进行了研究。通过比较不同温度下的S(Q)峰位和强度,我们发现S(Q)的强度随着温度的变化有一突变,这一突变温度对应于玻璃转变温度。 6.我们用MCGR软件来模拟得到非晶的总径向分布函数,并比较了Pd_(40)Ni_(40)P_(20)和Pd_(40)Cu_(30)Ni_(10)P_(20)的近邻结构,发现Pd基非晶中可能存在具有五次对称轴的二十面体结构。正是这种结构使得非晶具有良好的形成能力。随着Cu原子的加入,原子的密堆程度更高,这也是Pd_(40)Cu_(30)Ni_(10)P_(20)具有更强非晶形成能力的原因之一。 7.利用同步辐射原位观测了Pd_(40)Ni_(40)P_(20)的晶化过程。发现其晶化分两个阶段,


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