几种液态金属热膨胀行为的研究

发布时间：2017-07-14 18:20

  本文关键词：几种液态金属热膨胀行为的研究

  更多相关文章： 金属玻璃 玻璃形成能力 膨胀 密度 La-基 Zr-基 Ga_(70)Bi_(30)

【摘要】：自1960年首次发现Au-Si金属玻璃以来,为了了解影响玻璃形成能力的内在因素以及探寻大块金属玻璃以适用于工业应用,科研工作者们付出了巨大的努力,同时也提出了一系列的准则与参数来衡量金属玻璃的形成能力,例如原子堆积密度、Inoue经验原则、约化玻璃转变温度、过冷液相区大小和γ参数等等。然而,到目前为止,只有少数工作是从合金熔体性质方面来研究影响金属玻璃形成能力的内在因素,主要是由于在高温时难以避免金属样品的氧化。因此,本文尝试利用NETSCH DIL402C热膨胀仪与自制的样品架测量La62Al14Cu24(S-1)和 La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5(S-2) (临界尺寸分别为4mm和20mm直径)以及Zr基金属玻璃(Zr46Cu46Al8,Zr46(Cu5/6Agl1/6)46Al8和Zr46Cu30.14Ag8.36Al8Be7.5,其临界尺寸分别为8mm,20mm和73mm)这两种体系金属玻璃在高温液态时的膨胀行为与密度变化,以探寻它们与玻璃形成能力之间的关系。同时我们也利用这种手段研究了Ga70Bi30在液态时的膨胀行为。获得了以下主要结论：1)镧基样品S-1与S-2在850K至1273K温度范围内,其长度变化率与温度的关系分别膨胀系数与温度的关密度与温度的关系分别为通过对这些数据的分析与讨论,在该液态范围内,样品S-1的膨胀系数始终大于而密度始终小于样品S-2。因此,我们认为强金属玻璃形成能力主要归因于更为密集的原子堆积以及较小原子运动能力而导致了较差的原子迁移能力。2)得到三种Zr基金属玻璃样品Zr46Cu46A18、Zr46(Cu5/6Ag1/6)46Al8、 Zr46Cu30.14Ag8.36Al8Be7.5非晶固态时的膨胀系数分别为(1.33±0.005)×10-5 K-1,(1.145±0.003)×10-5 K-1和(1.164±0.005)×10-s K-1,在晶态时的膨胀系数分别为(0.964±0.005)×10-5 K-1,(1.021±0.002)×10-5 K-1,(1.102±0.003)×10-5 K-1。并且发现该方法不能够测量Zr基金属玻璃在高温液态时的热膨胀性能,可能主要是由于Zr基金属玻璃与氧化铝陶瓷的浸润性比较大,造成液态熔体容易渗出陶瓷样品架。3)利用此种测量手段,研究了Ga70Bi30在500K至1300K温度范围内的膨胀行为。研究结果表明在500K至560K温度段内,其长度变化率并不是一条直线,而是一条向上凸起的曲线,这主要是由于在该温度段内,Ga70Bi30并不是单一的液相,而是存在着两个不同的液相。600K至1070K温度范围内,热胀系数为在1170K至1300K温度范围内,其热膨胀系数增大为(表明Ga70Bi30液态金属在1080K时可能存在着一个液-液相转变。
【关键词】：金属玻璃 玻璃形成能力 膨胀 密度 La-基 Zr-基 Ga_(70)Bi_(30)
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 金属玻璃的概念11
• 1.2 金属玻璃的发展历史11-12
• 1.3 金属玻璃的制备方法12-17
• 1.3.1 电弧熔炼13-14
• 1.3.2 吸铸法14
• 1.3.3 吹铸法14-15
• 1.3.4 单辊甩带法15-16
• 1.3.5 浇铸法16-17
• 1.5 金属玻璃的形成17-19
• 1.5.1 金属玻璃形成的经验原则18-19
• 1.6 玻璃形成能力的判据19-20
• 1.7 金属玻璃的表征20
• 1.7.1 X射线衍射(XRD)20
• 1.7.2 金属玻璃的热力学表征20
• 1.8 金属玻璃熔体的性质20-21
• 1.9 金属玻璃熔体的密度和膨胀21-27
• 1.9.1 Archimedean法22
• 1.9.2 密度计法22-23
• 1.9.3 最大气泡法23-24
• 1.9.4 γ射线法24
• 1.9.5 膨胀仪法测熔体密度24-27
• 第二章 La-Al-Cu与La-Al-Cu-Ag-Ni-Co液态性能与其玻璃形成能力的关系27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 实验27-29
• 2.3 实验结果29-34
• 2.3.1 S-1和S-2的DSC曲线图与玻璃形成能力的差异29-30
• 2.3.2 Sn在固态时的膨胀系数以及在液态时的膨胀系数与密度30-31
• 2.3.3 La-Al-Cu(S-1)与La-Al-Cu-Ag-Ni-Co(S-2)的膨胀曲线与密度31-32
• 2.3.4 氧化对本实验影响的评估32-34
• 2.4 实验结果的讨论与分析34-39
• 2.4.1 样品S-1与样品S-2液态时的长度变化率与膨胀系数34-36
• 2.4.2 样品S-1与样品S-2液态时的密度36-38
• 2.4.3 热膨胀系数与玻璃形成能力的关系38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 Zr基金属玻璃的液态性能41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 实验41-42
• 3.3 实验结果与讨论和分析42-46
• 3.3.1 S-1和S-2以及S-3的DSC曲线图与玻璃形成能力的差异42-43
• 3.3.2 样品S-1,S-2和S-3样品的膨胀曲线43
• 3.3.3 样品S-1,S-2和S-3样品在固态时的膨胀行为43-46
• 3.3.4 样品S-1,S-2和S-3样品在液态时膨胀行为的分析与讨论46
• 3.4 本章小结46-49
• 第四章 Ga_(70)Bi_(30)合金液态膨胀行为的研究49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 实验49-51
• 4.3 实验结果与讨论51-55
• 4.3.1 Ga-Bi二元合金相图51
• 4.3.2 Ga_(70)Bi_(30)金属热膨胀行为的测量51-53
• 4.3.3 Ga_(70)Bi_(30)在液态时的膨胀行为53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 总结57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-67
• 个人简历67-69
• 攻读学位期间发表的论文与取得的其他研究成果69

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