快速增壓法制備大塊金屬玻璃及金屬玻璃的高壓相變研究.pdf

1、玻璃是一類典型的非晶態(tài)材料，是液體在沒有結(jié)晶的前提下冷卻而得到的物質(zhì)。最熟知的玻璃有硅酸鹽玻璃、氧化物玻璃等，單質(zhì)玻璃如光電材料非晶硅和硒。金屬單質(zhì)由于具有良好的結(jié)晶能力，一般難于制成玻璃，但是金屬合金不但可以形成玻璃，而且有些合金具有很好的玻璃形成能力及穩(wěn)定性，所以目前研究的金屬玻璃大部分是金屬合金玻璃。 本文以金屬合金玻璃為研究對(duì)象，探索了新的制備方法即快速增壓法，并對(duì)其高壓下的相變行為進(jìn)行了研究。本文首先探索了在Bridg

2、man對(duì)頂壓砧模具上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定內(nèi)加熱。設(shè)計(jì)了四種內(nèi)加熱方式，嘗試了鉭和石墨兩種材料作為加熱器。采用雙熱電偶測量了樣品腔中心及邊緣的溫度，并且首次討論了樣品的溫度梯度。5.0GPa高壓下實(shí)現(xiàn)了在1000℃范圍內(nèi)的穩(wěn)定加熱，為進(jìn)一步開展Bridgman壓砧上的金屬玻璃的制備和物性研究創(chuàng)造了新的條件。本實(shí)驗(yàn)室1MN壓機(jī)可以實(shí)現(xiàn)20毫秒內(nèi)快速增壓到1～10GPa，我們小組已經(jīng)采用快速增壓法成功制備出硫單質(zhì)及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯塑料高分子(PET)

3、的塊體非晶。本文利用石墨內(nèi)加熱的Bridgman對(duì)項(xiàng)壓砧模具，采用快速增壓法成功制備了金屬玻璃La<,68>Al<,10>Cu<,20>Co<,2>，證明了快速增壓是一種新的制備金屬玻璃的有效方法。采用X射線衍射、差熱分析及顯微硬度等手段研究了所制備的金屬玻璃的物理性能，并且與常壓下液相冷凝法制備的金屬玻璃進(jìn)行了比較，結(jié)果表明本方法得到的金屬玻璃的熱穩(wěn)定及硬度均略高于液相冷凝法制備的金屬玻璃。本文利用Bridgman對(duì)頂壓砧研究了常溫下

4、La<,68>Al<,10>Cu<,20>Co<,2>和Nd<,60>Al<,10>Ni<,10>Cu<,20>金屬玻璃的高壓相變行為。首先測量了4.0GPa內(nèi)它們的電阻隨著壓力的變化曲線，發(fā)現(xiàn)這兩種金屬玻璃分別在1.44GPa及1.17GPa發(fā)生了電阻突變，說明存在壓力引起的相變。高壓下的熱測量表明，在這兩種金屬玻璃的相變過程中存在熱量變化，由低壓相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏合酁槲鼰徇^程。通過推理分析，我們認(rèn)為該相變?yōu)榉蔷B(tài)到非晶態(tài)的可逆一級(jí)相變。本