第五章_非晶态合金制备技术.ppt

2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 1 第5章非晶态合金制备技术 图5 1液态金属结晶开始时间与过冷度的关系 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 2 第5章非晶态合金制备技术 图5 2气体 固体 液体的原子分布函数 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 3 第5章非晶态合金制备技术 图5 3晶体与非晶体在变形机理上的区别 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 4 第5章非晶态合金制备技术 图5 4晶体与非晶合金在30 HCl溶液中腐蚀速度 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 5 第5章非晶态合金制备技术 a 移动石英玻璃管后射流 b 直接射流图5 5喷射成型法制备大块非晶合金示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 6 第5章非晶态合金制备技术 a 直线移动法 b 旋转盘法图5 6模具移动法制备大块非晶合金示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 7 第5章非晶态合金制备技术 图5 7压力铸造法制备大块非晶合金示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 8 第5章非晶态合金制备技术 a 铜模 b 试样图5 8铜模和试样示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 9 第5章非晶态合金制备技术 图5 9楔形铜模型中不同位置的冷速比较 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 10 第5章非晶态合金制备技术 图5 10喷铸 吸铸技术制备块体玻璃设备工艺简图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 11 第5章非晶态合金制备技术 图5 11水浮法制备块体玻璃的工作原理示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 12 第5章非晶态合金制备技术 图5 12电弧加热吸铸法制备大块非晶合金的示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 13 第5章非晶态合金制备技术 图5 13模压铸造法制备大块非晶合金示意图 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 14 表5 1铝基非晶合金和其他合金的抗拉强度 比强度 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 15 表5 2非晶态合金的主要特性及其应用 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 16 第5章非晶态合金制备技术 式中 为单位体积的单原子数目 v为频率因子 k为Boltzmann常数 T为绝对温度 D为有效扩散系数 为晶胚必须克服的激活能 I为形核速率 根据经典形核理论 形核功表达式为式中 为晶核与熔体间的界面能 为液固相自由能差 即结晶驱动力 5 1 5 2 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 17 式中 a0为扩散跳跃的平均原子或离子直径 为粘度 可以通过Volgel Fulcher方程进行计算 式中 Hf为T0温度下的熔化焓 Sf为T0温度下的熔化熵 T0为液相与晶体相平衡的温度 为等压比热容 式中 A为与温度无关的频率因子 为每个原子的势垒高度 为发生反应所需的临界构形熵 T为温度 K为常数 5 3 5 4 5 5 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 18 式中 A为常数 K为常数 Vf为自由体积 均匀成核率与生长率可表示为式中 K为Boltzmann常数 a0为平均原子直径 Nv为Avogadro常数 Tm为熔点温度 f为界面上原子优先附着或者移去的位置分数 5 6 5 7 5 8 5 9 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 19 urnball等认为 在简化条件 mTr 其中 m为一常数 是T Tm时的 值 取 m 0 86 此时均匀成核率也可简化为 5 10 5 11 5 12 5 13 式中 R为气体常数 式中 Hm为摩尔熔化焓 对于非晶 计算粘度 式中 Kn为形核率系数 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 20 这样 将方程式 5 8 式 5 13 代入方程式 5 7 就可以计算得出达到x 10 6所需要的时间t为式中 Tm为合金的熔点 Tn为TTT曲线极值点所对应的温度 tn为TTT曲线极值点所对应的时间 5 14 5 15 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 21 式中 n为合金的组元数 Ci为第i组元的摩尔百分数 ri为第i组元的共价原子半径 xi为第i组元的Pauing电负性 式中 ei是第i组元元素的价电子数 对于过渡族金属 ei等于s电子与d电子之和 对于含有p电子的元素 ei等于s电子与p电子之和 其中 5 16 其中 5 17 其中 5 18 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 22 5 19 5 20 5 21 5 22 5 23 其中 5 24 其中 5 25 式中 是第i组元的熔点 其余符号的意义同前 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 23 式中 为熔液在温度厂时的粘度 Tg为熔液的玻璃化转变温度 式中 为温度时的熔液粘度 为液相线温度TL时的熔液粘度 5 26 5 27 5 28 5 29 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 24 其中 式中 A0为指前因子 与合金种类有关 Vm为流动单元体积 KB为Boltzmann常数 h为Planck常数 Ev为流动单元在熔液中从一个平衡位置移动到另一个平衡位置时所需要克服的激活能 5 30 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 25 根据式 5 30 Meng等人将式 5 29 简化为 式中 x为合金系的种类 n为同一合金系中所研究的具体合金数目 为第i个合金在液相线温度时的粘度 mPa s 5 31 其中 5 32 在式 5 31 的基础上提出一个改进的过热熔液脆性参数M 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 26 Trg Tg Tm式中 Tg为合金的玻璃转变温度 Tm为合金的固相线温度 过冷液相区宽度 Tx被定义为起始晶化温度Tx与玻璃转变温度Tg的差 即 Tx Tx Tg表征合金GFA的最新参数 参数 包括了参数Trg和 Tx 5 33 5 34 5 35 2020 3 15 材料成型及控制工程教研组 27 为了简化 取Tg Tx和T1 T