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大块 金属 玻璃 稳定性 评价 设计 液体 以及 非晶相

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铜基大块金属玻璃的稳定性评价的设计液体和非晶相 摘 要 从大块金属的液体的非晶相组成来看，玻璃（ 基于液体和非晶相的稳定性估计的。吉布斯自由能（ G）的液体阶段，可近似用混合焓（ H 混合）和构型熵（ S 配置），的液相稳定性来判据。另一方面，空位形成能（ 由于 H 相之间的线性关系 H 和结晶温度（ 评估非晶的稳定性的。新的铜锆和散装金属玻璃的设计和合成法成功地合成了吸铸铜模具。玻璃形成能力的实验结果与计算值一致，这不仅证明了新方法的有效性，也体现了铜 34钕 以转换成直径为 2 毫 米的非晶态合金。 关键词： 金属玻璃；玻璃形成能力；空位形成能；成分设计。 1 引言 大块金属玻璃（ 有很多潜在的工程应用价值 1。虽然不同的合金系统性地被开发，如何选择组合物元素也比较清楚，但是它们的形成机制仍然是一个令人费解的谜 2。因此，需要用科学的方法迫切识别潜在的组合物的多组分而不是经验规则下的玻璃形成合金。最近，一些组成设计方法提出了：相位的计算图（ ，组成物的多组分 以识别 43。该组合物锆铜镍铝 4和 金在深共晶中进行 5了方案设计。基于 型，识别方法提出用非晶组合物形成能量的线性关系（ H 阿莫尔）和超冷液相区（ 算出的自由能变化（ G）之间的无定形以及固体溶液表现出的相关性进行分析设计。玻璃化转变温度（ 璃化转变温度 液相线温度）在锆基金属玻璃 9 中，这些实验数据都是合理的，但计算结果并不总是具有良好的准确性。由于多元合金组合物特定的复杂性，从液体非晶相，无定形的可能性 来确定热力学形成稳定的液体，固体和非晶相组织。液体和非晶相的稳定性和结晶温度可以分别用 示， 以被视为一个良好的样品参数 5。然而， 样品制备的检测。因此，最近提出一个新的基于稳定性估计液体和非晶相对合金成分的设计方法 6。以 元系统为例，在这项工作的设计中，因为1）由于其高强度、低成本；富铜合金具有潜在的应用 2）有超过 12%个原子半径差异不大，这将有利于玻璃形成能力； 3）钕是一个重要的磁性元件， 4）随着铜锆钕三元体系 的不断发展，在这项工作中，新的铜锆和大块金属玻璃被设计和制备。 2 组成的设计计算方法 液体合金系统的稳定性可由吉布斯自由能进行估计。近似的 G 表达式可以写为 其中 H 是混合焓； R 是气体常数； Bi 和 j 元素上的相互作用参数； C 是第 i 组分比例；混合 是二元液态合金的混合焓。合 金系的液态温度是未知的 8，与 G 的计算是不相符的。然而，它又是已知的，较低的 H 混合和更大的配置通常是有利于良好的混合的 9。因此，液体的稳定性可以用价值评估 H 混合 S 进行配置。另一方面，由于 直接到空位形成能的比例（ 二进制）以及在多元合金系统 10扩大 计算公式，故（ 4）和（ 5）是同时按照 4计算的。多组分非晶合金的稳定性可以用 i 和 j 元素是空位形成能的关系元素。（ 5）其中 v 和 1 是 B 与 F 在非晶合金的相互作用比， 是表面浓度和元素的摩尔百分比，分别是为了获得最大的稳定性和液体成非晶相，最大的 最大的 H 混合 S 来进行配置的。 在了解 H 混合 S 在铜锆钕的三元体系中配置 时， 元组合物的组成线如图 1 所示。铜的组合物 49 锆 48 钕 3 和铜 34 钕 铜锆钕中相对较低和较高的铜进行了成分预测，计算 混合 S 配置值的 34 钕 9 锆 48 钕 3 分别是 20183 和 1 预测组成线 H 来源 H 的配置以及组合物 属玻璃合金系统 2 个实验程序。两种合金铜 49锆 48 钕 3 和铜 34 钕 尔分数）是在氩气气氛中以及混合物纯元素的纯度在 间内由电弧熔炼合成与进行的。每一个铸锭熔化四倍，以确保组 成物的一致性。与直径为 2 毫米的试棒合成的是纯 氛下的成铜模具。 图 1 元组合物的组成线 3 实验步骤 先进行铸棒切片，然后用透射电子显微镜（ 察， 国）观察。试样的玻璃性质用 X 射线衍射仪（ 学的横截面 D /最大 2500，日本）和差示扫描量热仪（ 金埃尔默，美国）观察，并计算得到相应 的玻璃化转变温度（ 结晶温度（ 行）。维氏硬度的加热速率测量是在一个标准的执行显微硬度测试仪下进行的，参数为： 载荷的加载和 30 持 续时间 4 结果与讨论 图 2 显示了直径为 2 毫米与 3 毫米的铜 9 锆 48 钕 3 铜 34 钕 样。直径为 2 毫米的棒的 谱显示一个没有任何可检测到的结晶相的玻璃而只有广泛的散射峰的特性金属，说明单一的非晶相的形成。但有几个尖锐的直径为 3 毫米的布拉格特征峰结晶相叠加的 的棒，如图 2 所示，这表明形成过程中有结晶样品。通过对比直径为 3 毫米的 的棒，可以看出铜 34 钕 晶的特点比铜 49 锆 48 钕 3 更明显。因此，降低 H 负价值 HH 混合 S 的配置意味着制出更高的 合金。 图 径为 2 毫米和 3毫米的 34 钕 铜 49 锆 48 钕 3 的 X 射线衍射试样 图 2 试样的 谱 对铜 34 钕 行了更多的工作，因为形成 比形成铜 49锆 48 钕 3 困难的。 像表明没有提示直径为 2 毫米的铜 34 钕 图 3 所示，插入电子衍射选区模式揭示了一个完整的环，这是固有的一个非晶相。因此， 结果是与 样预示着铜 4钕 毫米的全晶杆。由 4 钕 稳定性，显示得到了直径为 2 毫米的铜 34 钕 态试样的 痕迹，这表明 征数据是一个透明的玻璃化转变温度（ 约713 K）和结晶温度（ 约 756 过冷液体区域 = G）作为一种常用的数据指标可以计算 43 K 的 34 钕 两个代表性的维氏硬度不同于 金。平均硬度是 643 公斤 /2 毫米，比其他的 块状玻璃的 13硬度是高出很多的。这些非晶合金的屈服强度近似比例关系是 3 为明场电子显微照片和直径为 2 毫米的铜 4 钕 衍射图案 图 3 试样衍射图案 除了铜 49 锆 48 钕 3 和铜 34 钕 ，在目前的预测组成线中需要对合金进行更多的实验。即使是现在，仍然使用基于稳定性的成分设计方法对液态和非晶态相位进行估计，新的铜 34 钕 铜 49 锆 48 钕 3 合金在铜锆钕推导了三元系统。事实上， 1）随着 H 的设计计算方法 H 的配置，在合金系统中越来越多构成元素的数量的配置在增加； 2）扩大原子半径差异构成要素将增加 3）大负荷的混合热（ H 混合其中主要成分）元素有利于玻 璃的形成。他们之间最大的不同是：预测组成线可以使用的方法与得到的H 的计算 H 配置不能提供任何具体的合金组合物。因此， 混合 S 配置是更可行的合金成分设计方法。 本实验结果与讨论如下 : 1）基于液态和非晶态的稳定性相的吉布斯自由能的估计（ G）和空位形成能（ H），合成方法提出了大块金属玻璃的设计。 2）评估约 H 混合 S 配置和 h 的计算 H 可以扩展到多元合金，其在三元系统组成线可以通过 H 极端衍生 HH 混合 S 进行配置。使用这个方法，利于组成线 三元铜锆钕组织中的形成。 3）实 验结果不仅证明了该方法用于组合设计新方法的有效性，也表明新材料 34 钕 铜 49 锆 48 钕可以转换成直径为 2 毫米的吸铸法。这两种合金的维氏硬度不同于 参考文献 1 H, , J, Q, X, H. at J. 2007, 315: 13851388. 2 of in of . 007, 52(4): 540596. 3 P, , T, A. of J. 2007, 15(3):253259. 4 , , A. J. 007, 15: 11221126. 5 , , N, of in a J. , 2006, 73: 224202. 6 P, , W, F, T. in J. 006, 89:071910. 7 J, W, P, D, K, K. A of J. , 2007, 448:1519. 8 X, G, G, L. of J. 2006,88: 261913. 9 S, , S. of in by J. , 2007, 449/451: 211214. 10 , S. On to of J. J 2005, 351:13661371. 11 L, . of J. , 2008, 485(1/2):15412 H J, M. of J. 1980, 35: 233236. 13 B, , , , , C, A. of by J. 2008, 56: 20322039. 14 L, , H. l on J. 2007, 14( 2023. by of I /k)1, e(%, )2, I)1, )1 1. 13022, 2. 11189, 0 009; 5 009 of to a of on of G) of be as a of On to of to on by of MG be mm in 7. of to is a is an to a to of of By of of be 5. in of on to 8. G) l, . in FA to of of to of is in by of of be be as a FA 0. be a on of 1. as an in ) to 2) is 2% d u, be in to 8+86I et 9(2009) 3) is an an ) up to In 2 he be G) of G be as (1) z H,1) (3) R is 4 ) is of is of of is G is it is to be by On in to in 2 4) 5) is in x11, of be z (4) ()1( (5) 1of of (= )(512 ) is of in (= )/(2/3 ) To of MG at u r is by in is u on MG 20183.0 wo () by a of in an of to in mm mm by a a r by of by of , SC at a , et 9(2009) RD mm RD a of of of on RD 3 as of By RD of FA RD of mm it is to MG EM is no of of in mm in as a is to an EM in RD be as mm in of SC SC mm in a at 13 K a at 56 K. SC as a FA be to 3 K of 43 kg/is of 315. of is to SC of on to on of I et 9(2009) s ) of an 2) ) of is to is a be s 5 ) on of G) of is 2) G be be to in be by is MGs is 3) of be mm in by of of V 672. he to r. H. SC of 1 H, , J, Q, X, H. at J. 2007, 315: 13851388. 2 of in of J. 2007, 52(4): 540596. 3 P, , T, A. of J. 2007, 15(3): 253259. 4 , , A. J. 2007, 15: 11221126. 5 , , N, B. of in a J. , 2006, 73: 224202. 6 P, , W, F, T. in J. 2006, 89: 071910. 7 J, W, P, D, K, K. A of J. , 2007, 448: 1519. 8 X, G, G, L. of J. 2006, 88: 261913. 9 S, , S. of in by J. , 2007, 449/451: