金属熔体玻璃化转变特征温度的测定与研究

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表征熔体玻璃化转变有三个特征温度:实际玻璃化转变温度Tg、动力学理想玻璃化转变温度T0(即VFT温度)、热力学理想化玻璃转变温度TK(即Kauzmann温度)。只有知道了它们的精确数据及其相关规律,才能实现对金属非晶形成能力的正确预测和非晶材料成分的准确设计。对液体脆性的研究可以揭示金属玻璃的动力学行为,有助于加深人们对玻璃态的本质的认识。本文采用熔融-淬冷法制备得到Ge-Se-Sb三元和Ge-Se二元硫系玻璃及其晶体。通过DSC、XRD、IR等测量手段,研究了Ge-Se-Sb三元红外玻璃动力学特征及热力学特征,Ge-Se二元红外玻璃的动力学特征。论文主要研究结果如下:(1) Ge-Se-Sb红外玻璃的红外透过率良好,均在60%左右。Ge-Se红外玻璃红外透过率为43%。(2)Ge-Se-Sb红外玻璃的玻璃化转变温度(Tg)和成分及升温速率密切相关。在相同升温速率条件下,GexSe90-xSbi0 (x=20,23,25,30)红外玻璃的Tg随着Ge含量的增加呈先增加后减小的变化趋势,当Ge含量为25%时,Tg达到最大值。这是由硫系红外玻璃的网络交联结构及各化学键平均键能的总和所决定的。此外,(x=20,23,25,30)红外玻璃的Tg随着升温速率的增加而增加,动力学效应十分显著。Ge30Se70玻璃的Tg高于Ge25Se65玻璃的Tg,这主要也是总平均键能的变化引起的。(3)GexSe90-xSbio (x=20,23,25,30)玻璃的动力学理想玻璃化转变温度T0随着Ge含量的增加呈现先增加后减小的变化规律。Ge30Se70玻璃的T0高于Ge25Se65玻璃的T0。(4) GexSe90-xSbio (x=20,23,25,30)玻璃的TK值分别为376.89 K、401.68 K、418.77和473.41 K。GexSe90-xSb10玻璃的TK值随Ge含量(20≤x≤30)的增加呈线性增加的变化规律;(5) GexSe90-xSb10玻璃聊值在20.7-23.2之间,Tg/TK值介于1.183-1.357之间,表明这四种成分的硫系玻璃均为“强”的液体。CexSe100-x (x= 25,30)玻璃动力学脆性m分别为26.3和21.9,为典型的“强”的玻璃。Ge-Se-Sb玻璃的约化玻璃转变温度Trg (=Tg/Tm)介于0.678到0.742之间,均大于2/3,说明它能有效抑制结晶相的成核与长大过程,有利于非晶相的形成。
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