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金属玻璃形成液体的脆性研究

2020-11-22阅读(920)

金属玻璃形成液体的脆性研究

论文摘要

与聚合物、小分子等非金属物质的液体脆性研究相比，人们对金属玻璃形成液体的脆性认识才刚刚开始。研究金属液体的脆性性质与液体中微观或固体中宏观性质的联系以及研究其液体的脆性与能量图谱的联系，对于揭示液体脆性的本质、热力学与动力学性质相关性问题以及能量图谱的量化工作具有深远的意义。 以液体的脆性性质为引线，本文的研究内容可以概括为三个部分：研究金属过冷液体的脆性与中／短程有序结构的密切联系（第三、四章）；研究金属过冷液体的脆性在能量图谱上的表征方式（第五、六章）；提出过热液体的脆性概念（第七章）。 主要研究要点包括： 一．金属过冷液体的脆性性质与中／短程有序结构的研究： 1．针对边缘合金的玻璃转变过程不明显以及无过冷液相区的特殊现象，比较分析了液体脆性系数的直接和间接计算方法。 结论：给出边缘合金脆性系数的计算过程，探讨了Al85Ni10Ce5合金的脆性强度。 2．观察AlNiCe和AlCoCe合金非晶固体中中／短程有序结构的特征，计算液体的脆性，从团簇动力学角度探讨金属液体的脆性与近程有序结构的密切联系。 结论：实验发现金属液体的脆性与其非晶周体中中程有序结构的稳定性具有密切的联系：中程有序结构的不稳定性对应着金属液体大的脆性。这反映了液体中团簇的稳定性是影响液体脆性大小的决定性因素。 二．金属过冷液体的脆性与能量图谱的相关性研究： 1．大块金属玻璃（Bulk Metallic Glasses，BMG）：利用大量的脆性系数数据m、特征温度（Tg，T0）以及玻璃转变点处比热容变化(△Cp，s-l)的相互联系，确定能量图谱上与脆性相关的特征信息。计算错配熵和混合焓等热力学数据，研究能量图谱上特征信息的内在含义。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 主要创新点
  • 第一章 引言
  • 1.1 过冷液体脆性概念的提出
  • 1.2 液体脆性研究的最新进展
  • 1.2.1 动力学与热力学性质的相关性研究
  • 1.2.2 势能图谱
  • 1.2.3 MCT理论及中程有序结构
  • 1.2.4 液体中的非指数驰豫过程
  • 1.2.5 非晶态固体的振动特性和泊松比
  • 1.3 液体脆性研究的工作方向
  • 1.4 本文的研究意义及主要研究内容
  • 参考文献
  • 第二章 实验研究方法
  • 2.1 研究方案及技术路线
  • 2.2 非晶合金的制备
  • 2.3 X射线衍射分析
  • 2.3.1 X射线衍射实验过程简介
  • 2.3.2 X射线衍射实验数据的处理
  • 2.4 差示扫描量热分析
  • 2.5 液态粘度的测量
  • 2.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 边缘合金液体脆性系数的计算
  • 3.1 前言
  • 3.2 热扫描实验原理
  • 3.3 Al基合金脆性系数的计算过程
  • 3.4 Al基合金液体的脆性强度分析
  • 3.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 金属液体的脆性与中程有序结构的相关性研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 AlNiCe系列合金
  • 4.2.1 非晶固体中预峰对应的结构特性分析
  • 4.2.2 液体脆性系数的计算
  • 4.3 AlCoCe系列合金
  • 4.3.1 脆性系数的计算
  • 4.3.2 非晶固体中中程有序结构的稳定性及相关长度
  • 4.4 金属液体的脆性与中程有序结构稳定性的内在联系及团簇动力学解释
  • 4.5 本研究工作对其它相关问题的几点启发
  • 4.5.1 液体团簇的相关长度与玻色峰强度
  • 4.5.2 金属液体的脆性与玻璃转变点处比热容的变化
  • 4.5.3 金属液体的脆性与玻璃形成能力的初步探讨
  • 4.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 大块金属玻璃形成液体的脆性与能量图谱的相关性研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验数据的可比性评价
  • 5.3 热力学脆性与动力学脆性的相关性研究
  • 5.4 能量图谱谷底形状的变化与谷底密度
  • σ/kB）'>5.5 相邻能量极小值点的势垒高度（Δμ）和合金的错配熵（Sσ/kB）
  • 5.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 边缘合金玻璃形成液体的脆性与能量图谱的相关性研究
  • 6.1 前言
  • 6.2 Al基合金玻璃形成液体脆性系数的表征方法
  • l附近短程有序结构对温度的依赖性'>6.3 Tl附近短程有序结构对温度的依赖性
  • 6.4 化学混合焓与团簇分裂激活能
  • 6.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第七章 新的脆性（过热液体的脆性）概念的提出与合金非晶形成能力
  • 7.1 前言
  • 7.2 CuHf合金液体的脆性系数及玻璃形成能力
  • 7.3 CuHf合金的近程有序结构
  • 7.4 近程有序结构对合金玻璃形成能力的影响
  • 7.5 新的脆性概念--过热液体的脆性
  • 7.5.1 过热液体的脆性定义
  • 7.5.2 过热液体的脆性系数 M与过冷液体的脆性系数m的相关性
  • 7.6 过热液体的脆性系数与玻璃形成能力
  • 7.6.1 AlCoCe系列合金
  • 7.6.1 AlNi多元合金
  • 7.6.3 AlFeCe合金
  • 7.6.4 CuHf合金
  • 7.7 本章小结
  • 参考文献
  • 第八章 全文总结及展望
  • 8.1 全文总结
  • 8.2 下一步的工作方向
  • 致谢
  • 附录
  • 附录一: 硕博连读期间发表论文
  • 附录二: 硕博连读期间获奖情况
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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