碳元素?fù)诫s對(duì)鋁基非晶形成的影響.pdf

1、本文選擇Al88Ni6Y6非晶合金為研究對(duì)象，利用機(jī)械合金化法成功制備了Al88Ni6Y6+x wt.％石墨/石墨烯（x=0，0.2，0.5和0.8）非晶基復(fù)合材料，利用X射線衍射儀、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡對(duì)制得的粉末進(jìn)行了測(cè)試分析，探討不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的C元素單質(zhì)對(duì)于基體合金物相組成、微觀形貌、熱穩(wěn)定性以及非晶形成能力的影響。并初步探討利用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備塊體Al基非晶復(fù)合材料，初步對(duì)燒結(jié)塊體的密度、

2、物相組成、微觀形貌、熱力學(xué)性質(zhì)以及顯微硬度進(jìn)行了分析，并探討摻雜元素和燒結(jié)溫度對(duì)于塊體合金力學(xué)性能的影響。
　　 結(jié)果表明，石墨或石墨烯摻雜均顯著提高基體合金的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力。摻雜石墨及延長(zhǎng)球磨時(shí)間均會(huì)明顯改變合金的晶化模式。x=0.5和0.8wt.％的摻雜量有利于縮短基體合金的非晶化進(jìn)程，x=0.2wt.％的摻雜量則會(huì)延長(zhǎng)非晶化進(jìn)程。摻雜石墨會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的碎屑狀微觀形貌，有利于微觀組織細(xì)化，但也會(huì)導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象加劇。石墨摻

3、雜極大地提高了Al基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、初始晶化溫度(Tx1)、晶化峰溫度(Tp)和過(guò)冷液相區(qū)(△Tx)范圍。同時(shí)適當(dāng)?shù)膿诫s量可以提高晶化激活能(當(dāng)x=0.8wt.％、球磨時(shí)間為200 h時(shí)，Ex1、Ep1分別為500.6 KJ/mol和489.4 KJ/mol)。延長(zhǎng)球磨時(shí)間，激活能普遍減低。另外，石墨可以降低合金的結(jié)晶速率常數(shù)VT，拓寬△Tx范圍，有利于提高非晶形成能力。但合金的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力并不一致變化，它們由

4、不同的機(jī)理所決定;摻雜石墨烯會(huì)顯著改變合金的晶化模式，但延長(zhǎng)球磨時(shí)間對(duì)于晶化模式的影響作用減弱。石墨烯對(duì)于縮短基體合金非晶化進(jìn)程的作用并不明顯，當(dāng)x=0.2和0.5wt.％時(shí)非晶化進(jìn)程與基體合金基本一致，當(dāng)x=0.8wt.％時(shí)會(huì)延長(zhǎng)非晶形成時(shí)間。摻雜石墨烯會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的層片狀微觀形貌，適當(dāng)摻雜量有利于微觀組織細(xì)化，過(guò)量摻雜會(huì)增大顆粒尺寸，也會(huì)導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象加劇。石墨烯摻雜極大地提高了基體合金的Tg、Tx1、Tp和△Tx值，但增加摻雜量和延長(zhǎng)

5、球磨時(shí)間對(duì)于熱力學(xué)特征參數(shù)的提升并不明顯。初始晶化焓與熱力學(xué)特征參數(shù)間存在良好的負(fù)相關(guān)性。適當(dāng)?shù)膿诫s量可以提高晶化激活能(當(dāng)x=0.5wt.％、球磨時(shí)間為200 h時(shí)，Ex1、Ep1分別為672.2 KJ/mol和560.1 KJ/mol)。延長(zhǎng)球磨時(shí)間，激活能普遍減低。另外，石墨烯也可以降低合金的結(jié)晶速率常數(shù)VT，拓寬△Tx范圍(當(dāng)x=0.8wt.％、球磨時(shí)間為200 h時(shí)，△Tx=362 K)，有利于提高非晶形成能力。
　　

6、 對(duì)Al88Ni6Y6+0.8wt.％石墨/石墨烯非晶基復(fù)合粉末在不同燒結(jié)溫度下制得試樣的測(cè)試結(jié)果顯示:燒結(jié)塊體均完全晶化，未能成功制備出Al基大塊非晶基復(fù)合材料。塊體的相對(duì)密度和顯微硬度具有類(lèi)似的變化趨勢(shì)。無(wú)論是摻雜石墨或是石墨烯的試樣，隨著燒結(jié)溫度的提高，密度和顯微硬度均隨之增加，摻雜0.8wt.％石墨烯、燒結(jié)溫度為1200℃的試樣，其密度和維氏硬度分別為4.24 g/cm3和375 HV，但相同燒結(jié)溫度下?lián)诫s石墨的試樣表現(xiàn)出更高的