落管技术与急冷方法制备Cu_(60)Zr_(40)非晶合金晶化行为的比较

第４２卷第ｌ期　２０１３年１月　内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＶｏＩ＿４２　ＮＯ．１　Ｊａｎ．２Ｏ１３　

非晶态Ｆｅ９　一　Ｌａ　Ｚｒ９合金的制备与磁热效应　

李海军，特古斯，刘雨江，张　伟，陈晓君，利　胜　

（内蒙ｇ－师范大学物理与电子信息学院内蒙ｇ－自治区功能材料物理与化学重点实验室，内蒙ｇ－呼和浩特０１００２２）　

摘要：采用电弧熔炼和真空电磁感应甩带方法制备了Ｆｅ。　Ｉ　ａ　Ｚｒ。（ｘ－－１，３，５，１０）系列非晶合金，研究＿ｒ　该非晶合金的磁性和磁热效应．ｘ一射线衍射结果显示，样品的形成主要为非晶态合金．非晶态ＦｅＢ・Ｉ　ｏＺｒ。合金的　磁熵变随温度变化的曲线表明，外场为１．５　Ｔ时样品最大等温磁熵变为０．８　Ｊ／（ｋｇ・Ｋ），半峰宽对应的温度变化　

范围为２４５～２８５　Ｋ．　关键词：非晶态合金；磁熵变；磁热效应　

中图分类号：Ｏ　４８２．５４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１－８７３５（２０１３）０１－００３０　０３　

磁热效应（Ｍａｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃ　Ｅｆｆｅｃｔ）是通过外加磁场使磁性材料的磁熵发生改变，进而达到温度的改变．　

磁制冷是利用磁性材料的磁热效应制冷的新技术，与传统的制冷技术相比，磁制冷具有高效节能、绿色环保　

等优点，因此寻找高性能的磁性材料已成为目前研究的热点　］．非晶态合金作为一种新型功能材料，受到人　

们的广泛关注，例如在ＦｅＺｒ基合金中加入过渡族金属或类金属，研究其磁性、电性、晶化等特性　．Ｄｒｉｏｕｃｈ　

等　报道了利用真空甩带技术制备出用Ｙ替代Ｆｅ的Ｆｅ。　…Ｙ　Ｚｒ。非晶态合金的薄带样品，研究发现，在非　

晶合金中随着Ｙ含量的增加居里温度升高．本文报道了Ｆｅ。．一Ｌａ　Ｚｒ。系列合金的制备及其磁性和磁热　

效，直．　

１　实验方法　

Cu-Zr-Al-Dy非晶合金晶化动力学及其力学性能的研究的开题报告

一、研究背景及意义

非晶合金具有优异的物理和化学性质，在生产和研究领域中得到了广泛的应用。然而，非晶合金的缺点在于其力学性能较差，容易发生疲劳和断裂等问题。因此，研究非晶合金的晶化动力学及力学性能，具有极大的意义，可以优化其性能，进一步推动其应用领域的发展。

本研究选取了以Cu为基础元素，添加Zr、Al、Dy等合金元素的非晶合金为研究对象，通过对其晶化过程的研究，探究提高其力学性能的途径。

二、研究内容及方法

1. 合金制备：采用真空熔炼和快速凝固等方法制备Cu-Zr-Al-Dy非晶合金样品。

2. 晶化动力学研究：利用差热扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）等测试手段，研究非晶合金的晶化过程，得到晶化动力学的相关数据。

3. 力学性能研究：采用万能材料试验机测试非晶合金样品的力学性能，如强度、延展性等指标。

四、预期成果及意义

本研究将探究Cu-Zr-Al-Dy非晶合金的晶化动力学及力学性能，得到相应的数据和结论，预期可有以下受益：

1. 增加对非晶合金的认知，为进一步推广其应用领域提供理论支持和实验基础。

2. 优化非晶合金的性能，提高其实用价值。 3. 为工程应用提供依据，降低成本和提高效益。

摘要

摘要

块体非晶合金由于长程无序短程有序结构而具有优异的力学性能和独特的

物理、化学性能，己成为材料科学领域发展的热点之一。本文从热力学角度探

讨了Ｔｉ．Ｚｒ－Ｎｉ三元合金系非晶形成范围，在此基础上，结合相图和ＡＩｎｏｕｅ的“三

个经验准则”分析了Ｔｉ．Ｚ卜Ｎｉ．Ｃｕ—Ｂｅ系合余的非晶形成能力；系统研究了

Ｔｉ４０ｚｒ２５Ｎｉ８ｃｕ９Ｂｅｌ８块体非晶合金的形成、晶化、力学性能及变形断裂机理等；并

采用掺杂的方法，研究了Ｎｂ、Ｔａ合金化对Ｔｉ４０Ｚｒ２５Ｎｉ３Ｃｕ９ＢｅＩ８块体非晶合金的铸

态组织和性能的影响。

利用多元化学短程序畴（ＭＣＳＲ０）热力学模型分析了Ｔｉ—Ｚｒ－Ｎｉ三元合金系

非晶形成范围为Ｔｉ＝０．３．０．５，Ｚｒ＝０．３．Ｏ．５，Ｎｉ＝０．１－０．２５。

采用电弧熔炼及吸铸法制备了直径３ｍｍ的Ｔｉ４０Ｚｒ２５Ｎｉ８Ｃｕ９ＢｅＩ８块体非晶台

会，其玻璃化转变温度靠和晶化开始温度矗１分别为５９９Ｋ和６５３Ｋ，过冷液相区宽度△疋、约化玻璃转变温度Ｌｇ（形孔）和ｙ参数值分别为５４Ｋ、Ｏ．５８８和０．４０４；

室温压缩屈服强度、抗压强度、塑性应变及弹性模量分别为１５５５ＭＰａ、１７６０ＭＰａ、

４．４％并１１７８ＧＰａ；且沿与加载方向呈４ｌ。夹角断裂，断面形貌为沿剪切方向发展得很好的剪切韧窝。

晶化动力学研究表明，Ｔｉ４０Ｚｒｚ５Ｎｉ８ＣｕｇＢｅｌ８块体非晶合金的玻璃化转变和晶化

行为具有显著的动力学特征，且晶化为二级晶化过程，一级晶化为准晶相从非晶基体中析出，二级晶化反应包括准晶］（１ｊ－－－＋Ｌａｖｅｓ相和Ｌａｖｅｓ相从残余非晶基体

中直接析出；其结构弛豫激活焓黾为２０１．７８ＫＪ／ｍｏｌ，表观晶化激活能ｅｐｌ、岛２分别为２１３．０４ＫＪ／ｔｏｏｌ和３７８．５５ＫＪ／ｔｏｏｌ；

少量Ｎｂ元素的添加（＜５％）促进了准晶相的柝出，但Ｎｂ含量进一步增加

（＞５％），ＣｕＴｉ相则优先析出：随着Ｎｂ含量（０－１０％）的增加，块体

Ｔｉ－Ｚｒ－Ｎｉ—Ｃｕ－Ｂｅ－Ｎｂ合会（ｑ）３ｍｍ）的铸态组织依次为：非晶（Ｎｂ０）一非品＋准

DOI: 10.1126/science.1254581, 1153 (2014);345 Science et al.Bernd GludovatzA fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications

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