金屬熔體與非晶和晶態(tài)合金之間的潤濕性及其液-固界面特性.pdf

1、液/固相之間的潤濕行為及其界面相互作用是材料制備和加工過程中的一種常見的物理化學(xué)現(xiàn)象，它在很大程度上決定了材料制備的可能性和材料最終的使用性能。有關(guān)金屬熔體在固相金屬上的潤濕性及其液/固界面的研究中，其固相基底主要是常規(guī)的晶體材料。塊狀非晶合金是近年來發(fā)展起來的新型材料，由于非晶合金結(jié)構(gòu)上的特異性必將導(dǎo)致金屬熔體在非晶合金和相同成分晶態(tài)合金上的潤濕行為和界面有所不同。金屬熔體在非晶合金上潤濕性的研究目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報道的很少，從科學(xué)和實用

2、的角度出發(fā)，研究液態(tài)金屬與非晶合金的潤濕行為具有重要意義。 本實驗選擇了In-Sn/Cu46Zr45Al7Gd2和Bi-Sn/Fe78Si9B13兩組潤濕體系作為研究對象，開展了以下研究工作： 一、研究了In-Sn合金熔體與非晶和晶態(tài)Cu46Zr45Al7Gd2合金的潤濕性及其液固界面特性分析了潤濕動力學(xué)規(guī)律及潤濕機理。結(jié)果表明：在相同實驗條件下In-Sn合金熔體與Cu46Zr45Al7Gd2非晶合金的潤濕性要好于其對晶

3、態(tài)合金的潤濕性，并且達(dá)到平衡接觸角的時間較短。In-Sn合金熔體與非晶合金的反應(yīng)擴散寬度小于其在晶態(tài)合金上的擴散寬度。Sn原子在晶態(tài)合金中的擴散量要明顯多于其在非晶合金中的擴散量。 二、研究了In-Sn合金與Cu46Zr45Al7Gd2非晶合金界面在不同時間和溫度下真空熱處理后的界面特點，并對原子的擴散方式進行推測，結(jié)果表明：盡管非晶合金中沒有晶界、相界，但金屬熔體中的活性原子(如Sn)和非晶中的活性原子(如Cu)相互反應(yīng)的過程

4、中改變了非晶的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)，從而使得熔體/非晶界面的潤濕反應(yīng)引起反應(yīng)擴散區(qū)上非晶合金的晶化，同時晶化又促進了擴散，熔體在非晶中的擴散伴隨著晶化反應(yīng)的發(fā)生。 三、利用俄歇電子采用離子濺射剝離的方法分析了不同溫度In-Sn/Cu46Zr45Al7Gd2非晶合金體系中Sn原子在Cu46Zr45Al7Gd2非晶合金中的擴散情況。實驗結(jié)果表明，在373K-573K之間，擴散系數(shù)位于2.35×10-18m2/s-8.06×10-18m2/s之間

5、，指數(shù)前因子D0=8.08×10-16擴散激活能Q=18110J/mol約為0.18eV。且擴散系數(shù)符合Arrhenius關(guān)系即：D=8.08×10-16exp(-18100/RT) 四、研究了Bi-Sn合金熔體與非晶和晶態(tài)Fe78Si9B13合金的潤濕性及其液固界面特性。 結(jié)果表明，在相同實驗條件下，Bi-Sn合金熔體與Fe78Si9B13非晶基片的潤濕性要顯著好于其對晶態(tài)合金的潤濕性。但界面結(jié)合并不十分牢同，反應(yīng)擴散