非晶組分設(shè)計和非晶形成能力的熱力學研究.pdf

1、開發(fā)新的非晶合金體系、探究非晶化轉(zhuǎn)變的本質(zhì)一直是非晶合金領(lǐng)域的主旋律，這兩個問題的解決都需要對非晶化轉(zhuǎn)變從熱力學和動力學兩方面系統(tǒng)研究。一直以來，相關(guān)研究主要集中在動力學方面，熱力學的研究相對較少。已有的熱力學研究主要關(guān)注合金熔體的混合焓(ΔHmix)、構(gòu)型熵和穩(wěn)定晶相的熱力學驅(qū)動力(ΔGl-c)。相對于ΔGl-c和ΔHmix，熵更能反映不同狀態(tài)結(jié)構(gòu)的差異，因此應(yīng)與非晶化轉(zhuǎn)變存在更根本的關(guān)聯(lián)，但有關(guān)熵的研究很少報道。再則，亞穩(wěn)相在非晶化

2、轉(zhuǎn)變中具有重要作用，認識亞穩(wěn)態(tài)的熱力學特征具有重要意義。本課題旨在探討非晶化轉(zhuǎn)變過程中熱力學因素的作用（尤其是亞穩(wěn)態(tài)的熱力學特征和非晶化轉(zhuǎn)變的關(guān)系）。
　　首先以小分子樣品鄰甲基苯甲酸甲酯(MOT99％)和對甲基苯甲酸甲酯(MPT99%)構(gòu)成的二元體系為研究對象，分別探討動力學和熱力學因素與非晶形成能力的關(guān)聯(lián)性。為此采用差式量熱掃描儀（DSC）研究了不同組分體系的非晶轉(zhuǎn)變、晶化和熔化行為；研究了約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度、過冷液區(qū)和組分的關(guān)

3、系，確定了最佳非晶形成區(qū)，并勾畫體系的相圖。采用寬頻介電譜儀研究了動力學行為和溫度、組分的關(guān)系。討論了動力學、熱力學因素對非晶組分的影響；發(fā)現(xiàn)動力學因素使最佳非晶組分趨于共晶點，熱力學因素使最佳組分偏離共晶點?；谖宸N不同類型簡單共晶體系的分析，發(fā)現(xiàn)最佳非晶組分在共晶組分和共晶線等分點之間。
　　基于相圖計算方法（CALPHAD）得到的自由能數(shù)據(jù)，研究確定了四種不同類型二元共晶合金的無溶質(zhì)分配固溶體相的熱力學特征量。結(jié)合穩(wěn)定晶相的

4、熔化焓和熔化熵，發(fā)現(xiàn)兩相的熔化熵之差和非晶形成能力、組元間相互作用、混合焓強相關(guān)。兩晶相的熔化熵之差越小，體系的非晶形成能力越高，組元間的相互作用越強，混合焓越負。
　　基于過冷液體、非晶合金和二十面體準晶相似的局域結(jié)構(gòu)特征，對準晶形成體系Zr40Ti40Ni20摻雜金屬Co和Be，制備了系列非晶合金，確定了體系的最佳非晶組分。研究了非晶樣品的晶化行為，發(fā)現(xiàn)具有特殊熱力學特征的準晶相作為初晶相可以提高體系的非晶形成能力。采用分子動