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由于非晶合金具有独特而优异的力学、理化性能以及成形工艺性能,使其成为了极具应用前景的先进结构／功能材料。非晶态合金在热力学上处于亚稳定状态,在连续加热、某一温度点保温等外部环境发生某些变化的情况下,会发生结构弛豫、形核及晶化转变等现象。在这些变化发生的过程中,一些与之相应的参数变化可通过某个／些测试手段直接或间接地显示出来,如DSC法测试、电阻法测试等。在众多的非晶合金形成体系中,CuZr-基合金具有较强的GFA、相对简单的制备工艺,所用原料较经济,因此对其开展的研究可能就具有重要的技术和经济价值。
在此背景下,本文选取玻璃形成能力较大且不同GFA的CuZrAl(Ag)非晶合金为研究对象,利用电阻法、差热扫描量热仪以及X射线衍射分析,从以下方面做了点工作:
(1)采用直流四电极法测试合金热历史的改变对非晶态合金电阻率的影响。首先,测试Cu45Zr48Al7非晶合金在连续升温条件下的电阻率曲线,根据约化电阻率温度系数的变化情况,将晶化前的温度区间分成了三段(始温-260℃,260℃-394℃,394℃-464℃)；其次,在前两个温度区间内,分别测试电阻率在循环升降温过程中的变化情况,发现在第一阶段(低温结构弛豫区)循环热过程中电阻率存在可逆的变化,在第二阶段(高温结构弛豫区)第一次循环热过程中电阻率呈现出不可逆的变化规律,而在接下来的循环过程中又表现出可逆的现象。与淬态比较,历经循环热后样品的特征温度点均向高温区移动,且经高温弛豫区循环热后的高于低温弛豫区的；最后,对淬态样品分别在210℃、370℃等温退火不同时间,发现在210℃退火会使特征温度点也向高温区移动,且随退火时间的延长而增大,而在370℃退火时会诱发不可逆的结构弛豫,随着退火时间的增加,弛豫进行的更加彻底。
(2)基于直流四电极法研究元素取代／添加对GFA和热稳定性的影响及其机理探讨。Ag取代其同主族相似元素,Cu45Zr48Al7中2at.％的Cu,使Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的玻璃形成能力高于Cu45Zr48Al7非晶合金的,通过Ozawa公式计算得出Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的玻璃转变激活能、晶化激活能均高于Cu45Zr48Al7非晶合金的,表明Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的热稳定性强于Cu45Zr48Al7非晶合金的；2at.％的大尺寸原子Y添加于Cu43Zr43Al7Ag7合金系中使其玻璃形成能力明显得到提高,利用Kissinger方程计算玻璃转变、晶化转变表观激活能的结果显示,(Cu43Zr43Al7Ag7)98Y2非晶合金的热稳定性高于Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的。
(3)分别采用铜模吸铸法和水淬法制备出了直径5mm的Cu40Zr45Al7Ag8块体非晶合金棒,借助DSC测试数据,讨论了不同制备工艺／冷却速率对GFA的影响,并结合X射线衍射分析,初步探索了过热度对合金熔体GFA及后续晶化影响的情况,发现玻璃形成熔体的GFA随熔体过热度的增加而增强,并且在同一退火温度下,历经高过热度的熔体所形成非晶的晶化孕育期更长一些。