Pr，Tb稀土基金属玻璃及相关纳米材料的形成和性质研究

论文摘要

本论文对两种新型稀土基大块金属玻璃及其相关纳米晶材料进行了研究。对Pr60Al10Ni10Cu20 大块金属玻璃进行Fe 掺杂,制备出微观结构和性能可以调控的大块纳米晶合金,并分析了其结构和磁性随Fe 含量的变化关系。另外还对新型Tb 基大块金属玻璃及Tb 纳米晶阵列进行了研究。用铜模吸铸方法获得的Pr60Cu20Ni10Al10大块金属玻璃样品的最大直径为5毫米,这种新的Pr 基大块金属玻璃具有明显的玻璃转变和稳定的过冷液相区,其玻璃转变温度很低,在升温速率为10 K/min 时为409 K,常温下呈现顺磁性。本文提出了一种通过对大块稀土基金属玻璃进行Fe 掺杂,制备出微观结构和性能具有可调控性的大块纳米晶合金的方法。重点报道和研究了对Pr60Al10Ni10Cu20 大块金属玻璃进行Fe 掺杂制备出Pr-Al-Ni-Cu-Fe 系大块纳米晶合金,并对这一体系的非晶形成能力,微观结构以及磁学和力学等性能进行了分析研究。结果表明Pr 基合金逐步从玻璃状态,转变为非晶与纳米晶的复合状态,最后成为纳米晶合金,Pr 基合金的磁学和力学性能也相应地发生了变化。并讨论了掺杂对微结构和性能影响,纳米晶的产生机制以及纳米晶结构和性能之间的关系。本文还报道了新型Tb 基大块金属玻璃及Tb 纳米晶阵列,并对制备方法及其结构进行了详细的研究。用铜模吸铸方法获得的Tb36Y20Co20Al24大块金属玻璃的最大直径为5 毫米,这种新的Tb 基大块金属玻璃具有较高的玻璃转变温度和弹性模量。以铜辊甩带法制备出大面积的高度定向生长的二维Tb 纳米晶薄膜,该纳米晶粒生长在非晶基底上,高度为1530 nm,宽度为1020 nm,并对纳米晶的形成机理进行了讨论,提出了一种新而简单的制备定向生长的纳米晶薄膜或阵列的方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 非晶材料及金属玻璃的发展历史
• 1.2 金属玻璃的制备方法
• 1.3 金属玻璃的形成机理
• 1.4 金属玻璃的性能和应用
• 1.5 大块纳米晶的制备与特性
• 1.6 本文的研究内容、研究目的和创新点
• 2 实验方法和测试原理
• 2.1 制备方法
• 2.2 热分析方法
• 2.3 X 射线衍射
• 2.4 磁性测试
• 2.5 超声测量基本原理及方法
• 2.6 原子力/磁力显微镜测试
• 3 PrAlNiCuFe 系大块金属玻璃及纳米晶的研究
• 60Cu₂₀Ni₁₀Al₁₀大块金属玻璃的特性'>3.1 Pr₆₀Cu₂₀Ni₁₀Al₁₀大块金属玻璃的特性
• 60Cu₂₀Ni₁₀Al₁₀大块金属玻璃的制备及性质'>3.1.1 Pr₆₀Cu₂₀Ni₁₀Al₁₀大块金属玻璃的制备及性质
• 3.1.2 Pr 基金属玻璃过冷液体的脆性系数
• 3.2 PrAlNiCuFe 系大块金属玻璃及纳米晶的结构和热力学研究
• 3.3 PrAlNiCuFe 系大块金属玻璃及纳米晶的超声测量结果
• 3.4 PrAlNiCuFe 系大块金属玻璃及纳米晶的磁性研究
• 4 Tb 基大块金属玻璃及纳米晶研究
• 4.1 Tb 基大块金属玻璃的制备及结构分析
• 4.2 Tb 纳米晶薄膜的制备及结构分析
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书