熔體溫度對(duì)金屬玻璃弛豫行為和力學(xué)性能的影響.pdf

1、金屬玻璃從熔體狀態(tài)下急速冷卻制得，其原子結(jié)構(gòu)能夠最大程度遺傳于熔體。金屬玻璃的原子結(jié)構(gòu)為無序態(tài)，且處于熱力學(xué)上的不穩(wěn)定狀態(tài)。在一定條件下，金屬玻璃將會(huì)從高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)變，即結(jié)構(gòu)弛豫過程。研究弛豫問題有利于理解金屬玻璃的本質(zhì)以及力學(xué)性能等問題。以熔體為切入點(diǎn)，研究金屬玻璃的弛豫行為和力學(xué)性能具有重要意義。
　　在此背景下，本文選取Zr57Cu20Al10Ni8Ag5和La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14(Ni1/2Co1/

2、2)10大塊金屬玻璃，利用銅模噴鑄的方法，通過改變?nèi)垠w噴鑄溫度制備出大塊金屬玻璃，并采用差示掃描量熱法(DSC)、內(nèi)耗、電阻率、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)、力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)以及掃描電鏡(SEM)等測(cè)試手段，研究熔體溫度對(duì)金屬玻璃弛豫行為和力學(xué)性能的影響，探究金屬玻璃的弛豫行為，以及其弛豫行為和力學(xué)性能之間的聯(lián)系。本文主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　1.采用電阻和內(nèi)耗法研究了熔體溫度對(duì)Zr57Cu20Al10Ni8Ag5金屬玻璃弛豫行為的影

3、響。隨著熔體溫度的升高，金屬玻璃的過冷液相區(qū)寬度和晶化轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)增加，說明金屬玻璃的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。金屬玻璃低溫下的內(nèi)耗值隨著熔體溫度的上升而增加，表明淬入金屬玻璃的自由體積逐漸增多。本文還創(chuàng)新地采用電阻法研究了金屬玻璃的β弛豫，利用電阻率曲線在Tg前由β弛豫造成的電阻率變化量△ρrel來表征β弛豫的強(qiáng)度，△ρrel隨著熔體溫度的上升而增加，即金屬玻璃的β弛豫強(qiáng)度增強(qiáng)。
　　2.通過DSC和DMA等測(cè)試手段研究了熔體溫度對(duì)La62A

4、l14(Cu5/6Ag1/6)14(Ni1/2Co1/2)10金屬玻璃弛豫行為的影響。DSC測(cè)試表明，隨熔體溫度升高，金屬玻璃中淬入的自由體積增多，金屬玻璃的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。DMA測(cè)試表明，金屬玻璃的儲(chǔ)存模量隨著熔體溫度的上升而逐漸增加，且β弛豫峰變得更加明顯。此外，本文根據(jù)Arrhenius方程擬合了β弛豫以及α弛豫的激活能，金屬玻璃的β弛豫激活能和α弛豫激活能隨著熔體溫度的上升逐漸降低，且兩者之差逐漸增大，說明β弛豫逐漸從α弛豫中分離

5、開來。有趣的是，金屬玻璃經(jīng)驗(yàn)公式的比值（Eβ/RTg=26）隨著熔體溫度的上升而逐漸減小，這可能與金屬玻璃當(dāng)中的自由體積含量有關(guān)。
　　3.采用壓縮實(shí)驗(yàn)、顯微硬度測(cè)試以及SEM測(cè)試研究了熔體溫度對(duì)于Zr57Cu20Al10Ni8Ag5和La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14(Ni1/2Co1/2)10金屬玻璃力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)兩者的壓縮塑性均隨著熔體溫度的上升而增加，且無論Zr基或是La基的金屬玻璃的壓縮塑性均隨著β弛豫的