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强磁场对Zr60Cu20Ni10Al10和RE55Al25Co20非晶合金晶化过程的影响

2020-12-11阅读(800)

强磁场对Zr60Cu20Ni10Al10和RE55Al25Co20非晶合金晶化过程的影响

论文摘要

非晶合金由于其独特的物理、化学和力学性能而受到了材料和物理学家的广泛关注,其晶化过程及机制的研究无论在非平衡形核理论还是在实际应用上都有十分重要的意义,另外,强磁场作为一种极端实验条件,会影响非晶合金的晶化过程。因此,本文以Zr60Cu20Ni10Al10和几种稀土基非晶合金为研究对象,利用强磁场等温退火、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等手段,结合DSC分析方法,主要研究了非晶合金的晶化动力学和强磁场对非晶晶化过程的影响。通过变温DSC技术研究了Zr60Cu20Ni10Al10晶合金在连续加热过程中的晶化动力学。研究结果显示：Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化过程是和升温速率相关的过程,在低升温速率（1-20K/min）和高升温速率（30-80K/min）时,其晶化行为有所不同。利用Kissinger方程、Ozawa方程、Augis&Bennet方程和Lasocka方程来描述Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化温度及升温速率间的关系时,要将其分为两个升温速率段来进行分段拟合,而VFT方程拟合可以不进行分段拟合。激活能的计算结果表明,该非晶合金在低升温速率段时的晶化激活能要明显高于其在高升温速率段时的激活能。低升温速率下Zr60Cu20Ni10A110非晶合金的晶化主要以形核为主,高升温速率下该非晶合金的晶化主要由形核和长大共同控制,并且发现高升温速率的长大阶段出现了生长速率突然变慢的现象。利用变温DSC分析技术和TEM研究了强磁场对Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化过程的影响,结果显示：强磁场下退火的Zr60Cu20Ni10Al10合金的局部激活能要小于未加磁场退火的Zr60Cu20Ni10Al10的激活能,并且这种现象随磁场强度的增加而更为明显；磁场的施加促进了Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金在等温晶化过程的形核过程,但是抑制了其长大过程。利用变温DSC分析技术研究了几种Gd基非晶合金在连续加热过程中的晶化动力学。研究结果显示：Gd含量的增高降低了Gd基非晶合金的稳定性,合金元素Zr的加入对Gd基非晶合金的稳定性影响不大；利用Kissinger方程和VFT方程都可以很好的描述Gd基非晶合金的特征温度和升温速率的关系；Gd含量的增高提高了Gd基非晶合金的晶化激活能；加入合金元素Zr对Gd基非晶合金的晶化表观激活能大小影响不大,但是影响了其晶化激活能的变化趋势；Gd含量增高减少了Gd基非晶合金的形核,使晶化过程以长大为主,加入合金元素Zr促进了Gd基非晶合金的形核,但对长大过程影响不大。最后,本文利用XRD、等温DSC分析技术和TEM研究了强磁场对RE55Al25Co20（RE=Gd,La）晶化过程的影响。研究结果表明：在实验所选的条件下,磁场促进了Gd55Al25Co20非金合金的晶化相fcc-Gd的析出；对La55Al25Co20非晶合金,在实验条件下,磁场降低了其晶化激活能,促进了其形核过程。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 非晶合金的研究进展
  • 1.2 非晶形成能力的判据
  • 1.2.1 约化玻璃转变温度准则
  • 1.2.2 过冷液相区宽度
  • 1.2.3 γ参数
  • 1.3 Zr基和稀土基非晶合金的研究进展
  • 1.3.1 Zr基非晶合金的研究进展
  • 1.3.2 稀土基非晶合金的研究进展
  • 1.4 非晶合金晶化
  • 1.5 强磁场下非晶合金晶化的研究现状
  • 1.6 本课题的主要研究内容和意义
  • 第2章 实验设备及研究方法
  • 2.1 实验方案
  • 2.2 实验设备及检测方法
  • 2.2.1 样品制备
  • 2.2.2 强磁场热处理
  • 2.2.3 检测设备
  • 2.3 非晶合金晶化动力学研究方法
  • 2.3.1 非晶合金的变温动力学研究方法
  • 2.3.2 非晶合金等温晶化过程晶化动力学研究方法
  • 60Cu20Ni10Al10晶化动力学及强磁场对其晶化行为的影响'>第3章 Zr60Cu20Ni10Al10晶化动力学及强磁场对其晶化行为的影响
  • 3.1 引言
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化动力学'>3.2 常规条件下Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化动力学
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化体积分数'>3.2.1 Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化体积分数
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金特征温度和升温速率的关系'>3.2.2 Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金特征温度和升温速率的关系
  • 3.2.3 连续加热相变图（CHT）
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化激活能'>3.2.4 Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化激活能
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化机制研究'>3.2.5 Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金的晶化机制研究
  • 60Cu20Ni10Al10非晶合金晶化行为的影响'>3.3 强磁场对Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金晶化行为的影响
  • 3.3.1 Kissinger方程拟合
  • 60Cu20Ni10Al10晶化体积分数和晶化激活能的影响'>3.3.2 磁场对Zr60Cu20Ni10Al10晶化体积分数和晶化激活能的影响
  • 60Cu20Ni10Al10晶化机制的影响'>3.3.3 磁场对Zr60Cu20Ni10Al10晶化机制的影响
  • 60Cu20Ni10Al10的结晶形貌的影响'>3.3.4 磁场对Zr60Cu20Ni10Al10的结晶形貌的影响
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 Gd基非晶合金晶化动力学研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 Gd基非晶合金的XRD分析
  • 4.3 Gd基非晶合金的变温DSC分析
  • 4.4 Gd基非晶合金特征温度和升温速率的关系
  • 4.4.1 Kissinger拟合
  • 4.4.2 VFT拟合
  • 4.5 连续加热相变图（CHT）
  • 4.6 Gd基非晶合金晶化激活能和晶化体积分数的关系
  • 4.7 Gd基非晶合金的晶化机制研究
  • 4.8 本章小结
  • 55Al25Co20非晶合金的晶化行为研究'>第5章 强磁场下RE55Al25Co20非晶合金的晶化行为研究
  • 5.1 引言
  • 55Al25Co20非晶合金的晶化行为'>5.2 强磁场下Gd55Al25Co20非晶合金的晶化行为
  • 55Al25Co20非晶合金XRD和DSC分析'>5.2.1 Gd55Al25Co20非晶合金XRD和DSC分析
  • 55Al25Co20非晶合金晶化相的影响'>5.2.2 强磁场对Gd55Al25Co20非晶合金晶化相的影响
  • 55Al25Co20非晶合金的晶化行为'>5.3 强磁场下La55Al25Co20非晶合金的晶化行为
  • 55Al25Co20非晶合金XRD和DSC分析'>5.3.1 La55Al25Co20非晶合金XRD和DSC分析
  • 55Al25Co20非晶合金晶化相的影响'>5.3.2 强磁场对La55Al25Co20非晶合金晶化相的影响
  • 55Al25Co20等温晶化动力学的影响'>5.3.3 强磁场退火对La55Al25Co20等温晶化动力学的影响
  • 55Al25Co20非晶合金结晶形貌的影响'>5.3.4 强磁场对La55Al25Co20非晶合金结晶形貌的影响
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 个人简历

    • 相关论文文献

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