Zr-Cu非晶母合金非真空重熔及其熔体粘度测定实验研究

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块体非晶合金有着优良的性能,但目前仍然不能得到广泛的应用,主要原因之一是非晶合金制备过程需要创造“真空条件”,这导致块体非晶合金制备工艺、设备复杂,生产成本高。基于这些问题,本文研究采用覆盖渣保护合金熔体,解决非晶合金制备过程所需要的“真空条件”;用覆盖渣保护合金熔体,在非真空条件下测定非晶母合金熔体的粘度,研究母合金熔体粘度与非晶形成能力的关系。   首先,根据选定的Zr50Cu50合金的特性确定选取覆盖渣的原则。通过理论计算和实验测定覆盖渣物性的方法确定质量比1:1的NaF-CaF2二元渣可以满足要求;采用此覆盖渣在非真空条件下重熔Zr50Cu50合金,重熔实验结果表明:在Ar气氛和覆盖渣的双重保护下,重熔后合金气体含量没有明显增加,渣-金分离良好,覆盖渣内没有合金元素出现,说明重熔实验成功,保护效果好。满足了非晶母合金熔炼的“真空条件”。   其次,同样利用选取的覆盖渣保护合金熔体,开发一种简单、可靠的方法测定Zr50Cu50合金熔体的粘度。研究结果表明:在非真空条件下采用旋转柱体法可以测出合金熔体的粘度,并且实验重现性良好;从合金的粘度——温度曲线发现,熔体粘度与温度的关系分段符合Arrhenius公式,合金的粘度并不是连续变化的;并且Zr50Cu50合金的粘滞激活能、原子体团簇体积随温度变化快,与其易于形成非晶合金的特点相吻合。   最后,根据实验测定Zr50Cu50合金熔体粘度,得出计算Zr50Cu50合金熔体粘度的公式,并对计算合金熔体粘度的Hirai模型进行了修正,运用修正后的模型计算了Zr-Cu系典型成分的合金熔体粘度。在液相线温度处,计算的几种成分中,从粘度以及粘度随温度变化的速率考虑,Zr36Cu64以及Zr50Cu50合金其非晶形成能力应该最大,这与现有的研究结果相符。据此提出以粘度以及粘度随温度变化的速率来预测合金的非晶形成能力,并进一步分析了熔体过热对非晶形成的影响。
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