發(fā)布時(shí)間：2020-09-29 22:11

　　 金屬玻璃由于其長(zhǎng)程無(wú)序而短程有序的原子結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出有別于晶體材料獨(dú)特的物理化學(xué)性能,受到研究人員的廣泛關(guān)注。但是目前對(duì)于金屬玻璃結(jié)構(gòu)及玻璃轉(zhuǎn)變物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)方面沒(méi)有形成統(tǒng)一的結(jié)論。電阻是材料電子狀態(tài)最直觀的反映,對(duì)于金屬玻璃的結(jié)構(gòu)變化極其敏感,粘度則是評(píng)價(jià)金屬玻璃形成動(dòng)力學(xué)的最重要參數(shù)。因此,本論文從電阻、粘度這兩個(gè)宏觀物理參數(shù)入手,選取 Cu-Zr、Cu-Zr-Al、Zr-Cu-Al-(Ni,Ag)-(Ti,Nb)及 Ti-Zr-Cu-Ni-Be等多個(gè)具有良好玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性的金屬玻璃體系,系統(tǒng)研究了金屬玻璃亞穩(wěn)態(tài)、晶化過(guò)程的電阻及粘度變化行為,探索電阻、粘度等宏觀物理參數(shù)的變化行為與金屬玻璃結(jié)構(gòu)演變的關(guān)聯(lián)性。金屬玻璃晶化過(guò)程中電阻的變化行為與晶化動(dòng)力學(xué)、晶化路徑、晶體相演變等因素密切相關(guān)。金屬玻璃晶化時(shí)由于原子排列的無(wú)序→有序轉(zhuǎn)變導(dǎo)致合金的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,電阻迅速減小,Cu46Zr46Al8金屬玻璃的薄帶樣品呈現(xiàn)出類(lèi)似的特征,然而直徑1mm及以上的塊體樣品則表現(xiàn)為兩步晶化:反常上升隨后正常下降。冷卻速率較小的合金中包含較多的二十面體團(tuán)簇,晶化時(shí)二十面體團(tuán)簇作為形核中心高密度飽和形核,但納米晶長(zhǎng)大過(guò)程遲緩,納米晶界能夠增強(qiáng)電子的散射導(dǎo)致晶化初期電阻出現(xiàn)反常增大。Ti40Zr25Cu12Ni3Be20金屬玻璃發(fā)生非晶-準(zhǔn)晶轉(zhuǎn)變時(shí),析出的細(xì)小準(zhǔn)晶相成分接近于金屬玻璃的名義成分,析出過(guò)程中不需要原子的大范圍重排,更容易克服晶化阻力連續(xù)析出,且準(zhǔn)晶具有與非晶態(tài)類(lèi)似的電子輸運(yùn)特性,電阻連續(xù)下降至第一步晶化完成。Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5塊體金屬玻璃緩慢的相變過(guò)程導(dǎo)致晶界數(shù)量逐漸增加,增強(qiáng)對(duì)電子的散射,電阻在晶化末期出現(xiàn)反常增大。拉伸模式測(cè)量粘度時(shí),金屬玻璃在Tg以上溫度的粘滯變形行為與施加的應(yīng)力大小密切相關(guān)。大應(yīng)力水平下,析出晶體相本身的高溫變形會(huì)導(dǎo)致粘度在溫度達(dá)到Tx時(shí)略微增大后再次迅速下降。VFT方程可以很好擬合過(guò)冷液相區(qū)粘度隨溫度的變化過(guò)程,但在低于Tg的溫度出現(xiàn)明顯的偏離。而發(fā)生非晶-準(zhǔn)晶轉(zhuǎn)變時(shí),粘度變化主要受準(zhǔn)晶相的含量及尺寸的影響。準(zhǔn)晶相含量較少時(shí),變形行為由非晶基體決定,粘度隨溫度升高逐漸減小;而當(dāng)含量較大時(shí),準(zhǔn)晶顆�；ハ嘟佑|,粘度迅速增大。準(zhǔn)晶顆粒尺寸較小時(shí),即使溫度達(dá)到Tx粘度依然隨溫度升高連續(xù)下降。金屬玻璃電阻的變化可以準(zhǔn)確反映金屬玻璃中自由體積含量。在低于Tg的溫度退火時(shí),自由體積消亡電阻增大;進(jìn)入過(guò)冷液相區(qū)后自由體積再次生成電阻減小。根據(jù)升降溫過(guò)程電阻變化,金屬玻璃從室溫到過(guò)冷液相區(qū)的電阻弛豫分為四個(gè)階段。此外,勻速升溫過(guò)程中電阻開(kāi)始增大的溫度Tr與金屬玻璃的β弛豫具有關(guān)聯(lián)性。利用金屬玻璃電阻溫度系數(shù)可正可負(fù)的獨(dú)特導(dǎo)電特征,通過(guò)控制晶體相含量或選擇性氧化的方式,能夠調(diào)控金屬玻璃的電阻溫度系數(shù)并獲得電阻幾乎恒定,即電阻溫度系數(shù)幾乎為0的金屬玻璃復(fù)合材料,這可以用于制備精密電阻器或薄膜電阻器,進(jìn)一步拓寬金屬玻璃的工程應(yīng)用領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG139.8
【部分圖文】：

玻璃結(jié)構(gòu)的中程序包括Ｎｉ－Ｂ的短程序ＴＴＰ構(gòu)型，Ｎｉ－Ｐ的短程序?yàn)閹蓚�(gè)四逡逑面體帽的阿基米德三棱柱構(gòu)型，Ｚｒ－Ｐｔ的短程序?yàn)槎骟w構(gòu)型，短程序則按逡逑照二十面體、ＦＣＣ或ＨＣＰ排列（圖１－１邋），說(shuō)明非晶傾向于形成密堆結(jié)構(gòu)［２３１。逡逑＊邋０．２５邐ｂ逡逑。．２．：：邐ｓ．逡逑Ｉ：邋＿逡逑0３？＊４邋４＊？邐３１！邐？３邐＜０，３，６，０＞逡逑Ｃｌｕｓｔｅｒ邋ｎｅｌｇｆｉｂｏｕｆ邋ｐａｉｒｓ逡逑６心n牛掊危誺紓懼義希跡�，２Ａ０皱ｍ彦Ｔｗ逦［E埃剩叮常懼義蟂帽體義賢跡保比苤試游行牡淖嫉韌糯嘏帕械鬧諧絳潁郟玻常蒎義轄鶚舨ＡУ某こ濤扌蚨壇逃行蚪峁固卣骷壕芯咳嗽逼氈榻郵�，但辶x鮮嵌遠(yuǎn)壇絳虻木嚀褰峁�，謨砂d⑽慈〉猛騁壞娜鮮�。有关秹{蛞約爸諧絳蟈義險(xiǎn)廡┚鐘蚪峁溝難繡呈賈帳墻鶚舨ＡЯ煊虻慕溝鬮侍�。辶x希常義

本文編號(hào)：2830332