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Cu_(49)Hf_(42)Al_9金属玻璃热膨胀行为研究

王莹莹  
【摘要】:Cu基金属玻璃比Ni、Ti、Al基金属玻璃等拥有较高的玻璃形成能力(GFA),而比Pd、Pt、Y基金属玻璃等具有较低的合金成本,并且与最常见的Zr基金属玻璃相比有较高的断裂强度。所以Cu基金属玻璃是一种既有潜力发展出大尺寸,同时又具有优良机械性能的非晶态合金。本文选取具有低成本、强玻璃形成能力、高强度、高韧性等优势的Cu49Hf42Al9金属玻璃为研究对象,系统地研究了其热膨胀行为,分析了冷却速率对热膨胀系数的影响,并对相关机理进行了探讨。 为了获得较大范围的冷却速率,制备了五种不同尺寸的Cu49Hf42Al9金属玻璃样品(冷却速率范围约为102~107K/s)。其中,三种薄带状样品采用单辊甩带法制备,其厚度分别为0.02毫米,0.04毫米和0.1毫米。两种棒状样品采用铜模铸造法制备,直径分别为2毫米和3毫米。 分别利用X射线衍射(XRD)实验及差示扫描量热(DSC)实验对五种Cu49Hf42Al9金属玻璃的非晶相组成及热力学性质进行了研究。利用热膨胀仪分别测量了五种尺寸的Cu49Hf42Al9金属玻璃的淬火态、退火态及晶态样品从室温至晶化温度Tx以上100 K的热膨胀曲线。设计了一种新的试验方法,实现了利用传统热膨胀仪测量非晶态薄带样品的热膨胀曲线。分别计算了各样品从室温至玻璃化转变温度Tg范围内的平均热膨胀系数αaver,结果表明淬火态样品的αaver分布于6.14×10-6K-1至9.20×10-6K-1之间,且与冷却速率呈反比关系。退火态与晶态样品的αaver数值较为接近。比较淬火态与退火态的αaver,发现薄带与棒材呈现明显差异。薄带经过退火后,其αaver增大;而棒材经过退火后,其αaver减小。


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