Zr基金属玻璃的玻璃形成能力、原子结构与力学性能研究

【摘要】金属玻璃是材料领域中相对年轻的成员,不过由于其不同于传统晶体材料的结构和所具有的优异性能,受到了科研工作者的广泛关注。目前,金属玻璃的尺寸和塑性是两个限制其工业应用的主要问题。因此,本文针对这两个问题对Zr基金属玻璃Zr-(Cu-Ag)-(Ni-Co)-Al-Be和Zr-Ti-Ni体系展开了系统的研究,获得了以下主要成果：1)通过微量添加Be元素和用(Ni/Co)替换(Cu/Ag)使(Zr46(Cu4.5/5.5Ag1/5.5)46-y(Ni1/2Co1/2)yAl8)100-xBex(x=0-10at.%andy=2to6at.%)大块金属玻璃的玻璃形成能力得到显著提高。当x=7at.%,y=4at.%时,在系列中具有最大的玻璃形成能力,过冷液相区△Tx=105K,约化玻璃转变温度Trg=0.643以及γ参数γ=0.449。通过对熔体性能和热力学方面的探讨,我们发现强玻璃形成能力主要归因于原子更为密集的堆积和相对于晶态更低的吉布斯自由能差。2)通过XRD、X射线吸收精细结构(EXAFS)和纳米压痕技术方法对Zr65TixNi35-x(x=0,5and10at.%)的原子结构与力学性能进行了研究。实验证明,Ti的添加,有利于类二十面体团簇的产生,使得Zr和Ni原子周边的环境接近12配位并且更为壳层有序。然而,Ti的添加使得ZrTiNi金属玻璃材料的塑性变差,剪切转变区STZ体积变小。结果说明高塑性的金属玻璃材料应当具有较少的二十面体短程结构和大的剪切转变区体积。
【作者】葛恺；
【导师】王晓东；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】金属玻璃；玻璃形成能力；原子结构；二十面体团簇；剪切转变区；STZ；

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