本文關(guān)鍵詞： 金屬玻璃液體 動力學(xué)轉(zhuǎn)變 sub-T_g弛豫 團(tuán)簇演變　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：金屬玻璃是近幾十年發(fā)展起來的一類新型材料,因其具有優(yōu)異的綜合性能以及明顯的玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象而受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。目前,盡管金屬玻璃已應(yīng)用于信息與電子器件、精密器械、航空航天器件等多個領(lǐng)域,但對其凝固過程中結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律及動力學(xué)機(jī)理仍缺乏研究。而研究金屬玻璃形成液體的動力學(xué)行為及其結(jié)構(gòu)演變機(jī)理對于深入理解和揭示金屬玻璃液固遺傳的微觀本質(zhì)、提高玻璃形成能力、促進(jìn)金屬玻璃制備和處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)化等具有重要意義�；谝陨媳尘�,本文以研究金屬玻璃形成液體為出發(fā)點(diǎn),輔之以熱力學(xué)測試和微觀結(jié)構(gòu)表征等手段,重點(diǎn)探究了金屬玻璃形成液體的動力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)了與亞當(dāng)-吉布斯(Adam-Gibbs)提出的"金屬玻璃液體的動力學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)隨溫度的演變呈單調(diào)性"的傳統(tǒng)理論不同的異常動力學(xué)現(xiàn)象,并探索了異常動力學(xué)轉(zhuǎn)變過程中液體結(jié)構(gòu)隨溫度的變化,揭示了部分金屬玻璃液體微觀團(tuán)簇的演變規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)通過對鐵基高溫熔體在遠(yuǎn)高于液相線溫度的動力學(xué)行為研究,發(fā)現(xiàn)了鐵基高溫熔體黏度隨溫度變化的動力學(xué)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象以及第二次升溫-降溫過程中黏度的滯后現(xiàn)象。結(jié)合流體團(tuán)簇模型和過冷液體脆性概念,提出了表征高溫熔體動力學(xué)轉(zhuǎn)變程度的參數(shù)F,建立了參數(shù)F與玻璃形成能力之間的聯(lián)系,從而確定了該動力學(xué)轉(zhuǎn)變對鐵基非晶合金玻璃形成能力的影響。結(jié)合DSC測得的熔體熱力學(xué)信號,探索了高溫熔體動力學(xué)轉(zhuǎn)變過程中的團(tuán)簇演變規(guī)律。本文對探究鐵基高溫合金熔體性質(zhì),提高鐵基非晶合金制備過程中的標(biāo)準(zhǔn)化程度具有重要意義。(2)選取超快冷制備的Cu46Zr42Al7Y5金屬玻璃條帶作為研究對象,通過采用熱力學(xué)方法,研究了金屬玻璃固體在sub-Tg熱焓弛豫和晶化過程中所反映的過冷液體中的動力學(xué)行為。該金屬玻璃條帶的熱流曲線表現(xiàn)為三個放熱峰。其中,第一放熱峰和第三放熱峰分別是正常的sub-Tg焓弛豫峰和晶化峰。而本應(yīng)表現(xiàn)為吸熱玻璃轉(zhuǎn)變峰的第二放熱峰則是過冷液體中存在玻璃轉(zhuǎn)變以外的動力學(xué)異常行為的表現(xiàn)。結(jié)合Cu46Zr42Al7Y5金屬玻璃條帶在連續(xù)升溫和持續(xù)等溫過程中的第二放熱峰和晶化峰的變化以及它們分別對應(yīng)的激活能的大小,揭示了第二放熱峰的起源是發(fā)生在玻璃轉(zhuǎn)變后期的團(tuán)簇有序化行為引發(fā)的放熱反應(yīng)與玻璃轉(zhuǎn)變引發(fā)的吸熱反應(yīng)相疊加的結(jié)果,該疊加過程是金屬玻璃過冷液體中局域有序結(jié)構(gòu)的演變和兩種不同局域聚集結(jié)構(gòu)互相競爭的體現(xiàn)。這種團(tuán)簇有序化的異常動力學(xué)演變可能是鋯-釔原子之間與鋁-釔(或銅-釔)原子之間混合焓的巨大差異導(dǎo)致的。本文開辟了一種新思路,可以作為鑒別相分離和團(tuán)簇理論爭論的一種方法。
[Abstract]:Metallic glass is a new kind of material developed in recent decades. It has been widely concerned by scientists because of its excellent comprehensive properties and obvious glass transition phenomenon. Although metallic glass has been used in many fields, such as information and electronic devices, precision instruments, aerospace devices and so on. However, there is still a lack of research on the evolution law and kinetic mechanism of the structure during solidification. However, the study of the kinetic behavior of the formation of liquid and the evolution mechanism of the structure of metallic glass are helpful to understand and reveal the inheritance of liquid-solid in metallic glass. Microscopic nature. It is of great significance to improve the glass forming ability and to promote the standardization of the preparation and treatment of metallic glass. Based on the above background, this paper takes the study of metal glass forming liquid as the starting point. With the help of thermodynamics measurement and microstructure characterization, the kinetic behavior of metallic glass forming liquid was studied. Different from the traditional theory proposed by Adam-Gibbsof Adam-Gibbs' that the dynamic properties and structure of metallic glass liquids are monotonic with the evolution of temperature, the anomalous dynamic phenomena are found. The variation of liquid structure with temperature during abnormal dynamic transition is also explored. The evolution of some metallic glass liquid clusters was revealed. The main contents and conclusions are as follows: 1) the kinetic behavior of Fe-based high temperature melts is much higher than the liquid line temperature. The dynamic transition phenomenon of the viscosity of Fe-based high temperature melt with temperature and the lag phenomenon of viscosity in the second temperature-cooling process are found, which are combined with the fluid cluster model and the concept of supercooled liquid brittleness. The parameter F, which is used to characterize the degree of dynamic transition of high temperature melt, is proposed, and the relationship between the parameter F and the glass forming ability is established. The influence of the kinetic transformation on the glass forming ability of Fe-based amorphous alloy was determined. The thermodynamic signal of melt was measured by DSC. The evolution law of clusters in the process of dynamic transformation of high temperature melt was explored. The properties of Fe-base superalloy melt were investigated in this paper. It is of great significance to improve the standardization in the preparation of Fe-based amorphous alloys. (2) the Cu46Zr42Al7Y5 metal glass strips prepared by ultra-fast cooling are selected as the research object. By using thermodynamics. The kinetic behavior of metallic glass solids in supercooled liquid reflected in the process of sub-Tg enthalpy relaxation and crystallization has been studied. The heat flux curve of the metal glass strip shows three exothermic peaks. The first exothermic peak and the third exothermic peak are normal sub-Tg enthalpy relaxation peak and crystallization peak, respectively. The second exothermic peak, which should be shown as endothermic glass transition peak, is the kinetics other than glass transition in supercooled liquid. Abnormal behavior. Changes of the second exothermic peak and crystallization peak of the Cu46Zr42Al7Y5 metal glass strip during continuous heating and continuous isothermal process, and the magnitude of their corresponding activation energies, respectively. . It is revealed that the origin of the second exothermic peak is the superposition of the exothermic reaction caused by the ordering behavior of the cluster during the later period of glass transition and the endothermic reaction induced by the glass transition. The superposition process is the evolution of local ordered structure in metallic glass supercooled liquid and the competition between two different local aggregation structures. The anomalous dynamic evolution of this kind of cluster ordering may be between zirconium and yttrium atoms and aluminum. -yttrium. This paper opens up a new way of thinking due to the great difference in the enthalpy of mixing between copper and yttrium atoms. It can be used as a method to distinguish phase separation and cluster theory controversy.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

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本文編號：1485363