非晶态铝合金晶化过程的形核与长大行为研究

ａｄｇｏｔｉｅｉｓｏｈｉａｙＡ１ｎｎｏｒｔｌｒｃｅｔｌｒｅｙｓｐａａｅｔｇｓｎｒｗｈｋｎｔｃｆｔｅｐｒｍｒａｃｙｓａｓｐｏｅｄｓａａｇｌｅｒｔｄｓａｅ．Ｔｈｒｗｔｅｇｏｈ
ｅｅｔｏｉｒｓｏｙＩａｓｉｎｉｅｈａｌｓｒｎｓｔｏｃｕｓｃｅｒｙｐｉｒｔｎｅｆｐｉａｙｌｃｒｎｍｃｏｃｐ．ｔｗｄｅｔｆｄｔｔａｇａｓｔａｉｉｎｏｃｒｌａｌｒｏｏｏｓｔｏｒｍｒｉｃｙｔｌｚｔｏｌｈｕｈｓｍｅｐｅｅｉｔｎｃｅｏｅｓｎｔｓｇａｓＩｔｒｓｉｇｒｓａｌａｉｎａｔｏｇｏｒｘｓｉｇｎｕｌｉｄｘｉｔｉｈｉｌｓｎｅｅｔｎｉｔｅｎｌａｉｎｈｕｃｅｔｏ
阻测量厦高分辨电境监测了合垒晶化动力学过程结果表明，在非晶忠铝台金的退火过程中纳米Ａｌ子的形棱与长大过程是可分粒离的，即首先发生淬志Ａｌ晶棱的长大之后在过冷藏志温区发生高密度纳米Ａ１子的形棱．最终是Ａ１晶接的长大过程粒
Ｃｏｒｓｏｄｎ：ＬＵＫｅｐｏｅｓ￣ｒｅｐｎｅｔ．ｒｆｓｏ
Ｍａｕｃｉｅｅｖｄ２００４５ｎｓｒｐｔｒｃｉｅ０２１
：ｆ２｝３４５ｉ５４２Ｅ— ｉｋｕｍｒａ．ｎ０４２８３３５９．ｍａｌｌ￣ｉｃｅ：

Al-7Si-Mg铝合金凝固过程形核模型建立及枝晶生长过程数值模拟

摘要针对铝合金砂型铸造较低冷速特点, 通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线, 建立了适用于铝合金形核密度随最
大形核过冷度呈指数性变化的形核函数. 通过与 Pandat 软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合, 并利用空间坐标变化等算法, 建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的 CA 模型. 在该模型中, 同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响. 利用建立的形核和生长模型, 模拟了 Al-7Si-0.36Mg 合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征, 描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化, 并与实验结果进行了对比. 三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性, 并与实验结果吻合良好. 关键字三元铝合金, 形核模型, 元胞自动机, 枝晶生长, 二次枝晶臂间距
Correspondent: XU Qingyan, professor, Tel:(010)62795482 E-mail: scjxqy@ Supported by National Basic Research Program of China (No.2011CB706801), National Natural Science Foundation of China (Nos.51374137 and 51171089) and National Science and Technology Major Projects (Nos. 2012ZX04012-011 and 2011ZX04014-052)
CHEN Rui1), XU Qingyan1), WU Qinfang2), GUO Huiting2), LIU Baicheng1) 1) Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 2) Mingzhi Technology Co.Limited, Suzhou 215006

块体非晶合金材料的性能、应用及展望

块体非晶合金材料的性能、应用以及展望引言：非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征。

固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。

与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等，因而引起人们极大的兴趣。

一、非晶合金的发展历程自1960 年加州理工学院的P.Duwez 小组采用液态喷雾淬冷法以106K/s 的冷却速率从液态急冷获得Au-Si 非晶合金以来，人们主要通过提高冷却速度的方法来获得非晶态结构。

由于受到高的临界冷却速率的限制，只能获得低维的非晶材料（非晶粉、丝、薄带等），这在很大程度上限制了非晶的应用，特别是阻碍了对其力学、物理等性能的研究。

20 世纪80 年代末90 年代初，日本东北大学（Tohoku University）的T.Masumoto 和A.Inoue 等人发现了具有极低临界冷却速率的多元合金系列，如Mg-TM-Ln，Ln-AI-TM，Zr-AI-TM，Hf-AITM ，Ti-Zr-TM（Ln 为铡系元素，TM 为过渡族元素）。

1993 年W.L.Johnson 等人发现了具有临界冷却速率低达1K/s 的Zr 基大块非晶合金。

经过二十多年的发展，非晶从只有几个微米到现在的厘米级别，现在已经有6 个体系（锆基: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5， Zr55Al10Ni5Cu30；铂基：Pd40Cu30Ni10P20；钇基：Y36Sc20Al24Co20；钯基：Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5；镁基：Mg54Cu26.5Ag8.5Gd11）临界尺度达到了20mm。

对非晶态的大量研究表明，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能以及磁性能。

鉴于大块非晶合金优良的力学、化学及物理性能以及在电子、机械、化工、国防等方面具有广泛的应用前景，大块非晶合金的研制就具有重要的技术和经济价值，是一个具有广阔发展前景的研究领域。

材料学课程论文：Al基金属玻璃的研究

本科课程论文题目Al基金属玻璃的研究发展院（系）专业课程学生姓名学号指导教师二○一二年十月摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。

Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。

关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望0 引言自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。

Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。

然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。

Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。

探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。

1 发展历程历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。

1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。

1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。

1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4].1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。

此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。

1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。

Fe-B非晶合金的等温晶化动力学研究

* 收稿日期:2021-03~03 基金资助：国家重点研发计划(2017YFB0703001,2017YFB0305100)；国家自然科学基金(51134011,51431008,51790481)；中央高校基本科研业务费专项资金(3102017jc01002)o 第一作者简介：马亚珠(1985-),女，西北工业大学博士研究生，主要研究方向为非晶及纳米晶等亚稳材料制备及稳定性, E-mail： 419256325@qq. com。通信作者简介：刘峰(1974 — )男，西北工业大学教授，主要研究方向为非平衡凝固理论与技术等，E-mail：lifeng@。
本文将通过DSC研究Fe85 B】5非晶合金在不同温度下的等温晶化动力学行为。结合X-射线衍射仪和透射电子显微镜，确定其等温晶化后的显微结构。用解析相变模型结合碰撞模式判断对所有实验数据进行拟合，明确该合金的等温晶化动力学。
1实验材料与分析方法
1. 1实验材料
本文的实验对象为Fe85 B：5非晶合金。在氩气保护下利用电磁感应熔炼纯铁和Fe-B中间合金制
得Fe85B“母合金。在下方有直径0. 8 mm喷嘴的坩埚中放入8 g母合金，置入超快速液淬装置中，在氩气保护下用8 kW功率加热使合金快速熔化，通过加压0. 03 MPa向坩埚中充入高纯氩气使得
高温熔体通过喷嘴连续流向以5 000 r • min-1转速旋转的冷却铜辐上，从而制备出约32 gm厚的非晶合金薄带。用X，pert Pro MRD型X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer, XRD，Cu-Ka)对制备的薄带进行物相检测。薄带的化学成分用感应耦
了很多实验结果［1012］ o解析模型具有类似JMA 方程［913］的结构，但是在等温转变中生长指数"、有效激活能Q和指数前因子犓0是时间的函数。然而，在用解析相变模型对实验结果的拟合过程中，由于不同形核生长模式组合及参数选取的范围大，会增大计算的时间。因此，研究者提出了转变速率

非晶合金的晶化机理分析

非晶合金的晶化机理分析1. 前言非晶合金是一种新型材料，因具有优良的磁、力学、腐蚀、耐磨、导热等性能，在电力、航空、航天、汽车、医疗等领域得到了广泛的应用。

但非晶合金由于其结构的特殊性质，相对于晶态合金来说更加容易发生晶化行为。

因此，对非晶合金晶化机理的研究具有重要意义。

2. 非晶合金的晶化非晶合金是由一种或几种金属元素与非金属元素在一定温度范围内经过快速冷却得到的无定形材料结构。

(Men '大羽弦小学子')晶化现象是指非晶态合金发生长程有序的过程，由于此过程与材料的性能和应用密切相关，因而引起了广泛的研究。

一般来说，非晶合金通过淬火、挤压、冷轧或退火等方式处理后，由于加工过程或外部温度的影响，存在着晶化倾向。

而非晶合金晶化时的机理包括初基元晶粒生成、晶粒长大和合并以及形成晶格序列等过程。

3. 非晶合金晶化机理分析3.1初基元晶粒生成在非晶合金的晶化过程中，初基元晶粒的生成是晶化机理的第一步。

初基元晶粒的生成主要取决于非晶合金材料内在复杂的局部势能坑与外界条件的复杂耦合关系。

在初基元晶粒生成的过程中，影响因素主要有:工艺状态、沉淀体、微缺陷、外加应力等。

3.2晶粒长大和合并在非晶合金的晶化过程中，晶粒的长大和合并是晶化机理的第二步。

非晶合金晶化时晶粒的尺寸和体积呈指数级增长，晶粒尺寸和晶粒间距逐步增大影响晶化时间和晶粒尺寸的增长速率。

而一旦晶粒的尺寸增加到一定大小，晶粒之间就会出现晶粒合并，从而导致晶粒的细粒化阶段结束。

3.3形成晶格序列在非晶合金晶化的第三个阶段，会形成晶格序列。

晶格序列在非晶合金晶化过程中会形成各种尺寸和形状的结晶体，这种结晶体通常存在于非晶合金的表面，晶化趋势强，而晶化峰桥形态多是由于给定的扰动引起的。

4. 结论非晶合金是一种具有特殊结构和特殊性能的新型材料，在现代产业中有着广泛的应用前景和市场价值。

在制备过程中，非晶合金往往伴随着晶化的现象，而晶化机理的研究正是对非晶合金制备过程中晶化现象的剖析和解释。

电子束诱导非晶GaAs晶化的形核与长大

ＴｈｅｃｙｓａｌｚｔｏＳｃｎｒｂｅｏｔｅｅｅｔｏｎｅｇａｈｅｈａｈｅｔｍｐｅａｕｒｎｃｅｅｉｄｕｅｒｔｌｉａｉｎｉｏｔｉｕｔｄｔｈｌｃｒｎｅｒｙｒｔｒｔｎｔｅｒｔｅｉｒａｎｃｄｓ
Ｍａｓｒｐｔｒｃｉｅ０ —０ —２．ｉｅｓｄｆｒＩ２０－０７０１ｎｕｃｉｅｅｖｄ２０２３８ｎｒｖｉｅ１０２ｏＴ－
ＢｓｅｅｒｈａｄＤｅｅｐｎｒｇｍｍｅｏｈｎ６９６０ａｉＲｓａｃｎｖｌｍｅｔｏａｃｏＰｆＣｉａ（１９０５）９
Ｃｏｒｓｏｄｎ：ＬＩＺｉｈｎ，Ｔｌ０４２９１３Ｉｘ０４２８１２，ｍａｈｚｃｌ＠ｉ．ｃａｒｅｐｎｅｔｈｃｅｇｅ：（２）３７８３Ｆａ：（２）３９３０Ｅ－ｉｈｈｉｍｒａ．ｎ
ＳｐｏｔａｉａＮｔｒｃｎｅＦｕｄｔｎｏｈａ（ｏ９７５ｎａｏａＫｙｕｐｒｄｂＮｔｎｌａａＳｉｃｏｎａｉｆＣｉＮ．９１９ｄＮｔｎｌｅｅｙｏｕｌｅｏｎ５０）ａｉ
１实验方法实验选用ｌ１Ｉ１０取向的ＧａＡｓ单晶，非晶区可通过
压痕诱导材料非晶化方法获得［１．制备过程如下：在９０，Ｊ
国家自然科学基金５９１９和国家重点基础研究发展规划９７０５Ｇ１９０５资助项目９９６０收到初稿日期：２０ — ３２，收到修改稿日期：２０ — ７００２０—８０２０— １作者简介：李志成，男，１６９９年生，博士生

非晶态合金(Amorphous_Alloys)

非 Zr-Ti-Al-TM 铁 Ti-Zr-TM 磁 Zr-Ti-TM-Be 性 Zr-(Nb,Pd)-Al-TM
Pd-Cu-Ni-P
Pd-Ni-Fe-P
Pd-Cu-B-Si
Ti-Ni-Cu-Sn
Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)
Fe-(Nb,Mo)-(Al,Ga)-(P,B,Si)
Co-(Al,Ga)-(P,B,Si)
化学成分：组元间电负性与原子尺寸相差越大(10%~ 20%), 越容易形成非晶态。因而过度族金属或贵金属与类金属 (B、C、N、Si、P)、稀土金属与过度族金属、后过度族金属与前过度族金属组成的合金易于形成非晶.
Al-Y-M合金非晶形成的成
分范围
Al-Y相图
熔点和玻璃化温度之差T ： T =Tm-Tg ，T越小，形成非晶倾向越大。因而，成分位于共晶点附近的合金易于形成非晶.
非晶态
晶体与非晶体的结构
晶体与非晶体的
结构
非
晶
体
晶体
Computer simulation of the disordered atomic structure of a three-component metallic glass
从液态金属冷却凝固过程中粘度和体积的变化见，当
非晶中的切变带
含有晶相的复相组织
三、非晶态合金的结构
非晶态合金的结构与液态金属结构相似，原子排列没
有长程的对称性和周期性，这已为X衍射实验所证实,
非晶体在透射电镜下的
衍射花样由较宽的晕和
弥散环组成。在非晶态
合金中，没有晶界、位
错等晶态合金所特有的
晶格缺陷。
非晶合金衍射花样

铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展

精密成形工程第16卷第3期 62JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年3月收稿日期：2024-02-21 Received ：2024-02-21引文格式：曹梓恒, 郭威, 吕书林, 等. 铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3): 62-75. CAO Ziheng, GUO Wei, LYU Shulin, et al. Progress in Research on Preparation, Properties and Application of Al-based Amor-phous Alloys[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3): 62-75. *通信作者（Corresponding author ）铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展曹梓恒1，郭威1,2,3*，吕书林1，王锦程2，吴树森1（1.华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室，武汉 430074；2.西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072；3.深圳华中科技大学研究院，广东深圳 518057）摘要：铝基非晶合金因其独特的物理和化学性能在诸多领域具有广泛的应用前景，综述了铝基非晶合金的成分体系、制备方法、性能特点及应用研究进展。

首先，介绍了铝基非晶合金的发展历史和成分体系，目前铝基非晶主要分为3大体系：二元、三元和多元体系，以及综合性能和形成能力2大方面，多元体系表现更佳，并逐渐向更多元化发展；其次，系统介绍了铝基非晶合金的制备方法，包括粉末状、薄带状、块体样品的制备，相较于非晶薄带的制备，块体和粉状的制备方法较为丰富，而粉状非晶通常作为铝基非晶涂层的预制材料；随后，详细介绍了铝基非晶合金的性能特点、应用现状及发展趋势，从性能上来看，铝基非晶在强度和硬度以及耐腐蚀性能上表现良好，目前主要以涂层的形式参与应用，除此之外，研究者们也开始对磁性和热塑性展开研究，由于玻璃形成能力的限制，作为结构材料的应用较少；最后，对其未来应用前景进行了展望，认为涂层是目前铝基非晶合金最具应用前景的工程化方式。

Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶化的HRTEM和结晶动力学研究

助
锨
材
料
２０１３年第２期（４４）卷
Ｆｅ８３Ｚｒ７Ｂ９Ｍｎｌ非晶合金中 — Ｆｅ纳米晶化的ＨＲＴＥＭ和结晶动力学研究
侯凯，黄
摘要：通过高分辨透射电子显微镜（ＨＲＴＥＭ）和
而可以利用ＳｅｓｔｄｋＢｅｒｇｇｒｅｎ自催化模型进行描述。
通过计算，ａＦｅ纳米晶结晶过程的指前因子以及转化
函数分别为：ｌｎＡ一３０．６以及，（ａ）一ａ ”（１一）。
替代传统制冷方式，成为下一代新型的制冷技术。实现室温磁制冷要求磁制冷工质在室温附近及较小的外
加磁场下具有较大的磁熵变。Ｆｅ基非晶软磁合金具有热滞与磁滞小［１］、电阻率高、居里温度可调、成本低等特点，可以满足上述要求，因而是一类得到广泛研究的磁制冷材料。然而，非晶态合金是一类热力学不稳定材料］，在经过热处理之后，非晶合金会发生部分晶化或全部晶化，同时其物理性质也会发生巨大变化。
程不适合用Ｊｏｈｎｓｏｎ — Ｍｅｈｌ — Ａｖｒａｍｉ（ＪＭＡ）模型描述，
非晶合金的晶化放热峰存在重叠，首先对重叠放热峰
分峰拟合，而后再进行动力学分析，可以有效减小计算

晶体形核与长大

5 晶体形核与长大摘要5.1 引言几乎所有物质都能以晶体形态存在，而玻璃只是某些物质在特定条件下才能形成的状态，它经过一定处理还会核化和晶化,这正是微晶玻璃得以形成的基础.（玻璃形成学，p1）对各类微晶玻璃而言，得到适当的晶体结构，晶体数量，晶体尺寸和分布是至关重要的，而这取决于许多因素，如材料成分，其形核－长大的热力学、动力学特点，分相状态，晶体形成机理,晶化工艺参数等等，虽然自微晶玻璃问世以来，一直没有停止对形核与长大的研究，但至今仍有许多未搞清的问题，而云母型微晶玻璃问世较晚，成分范围又很宽，形核－长大的机理各有不同，对每种新研制的微晶玻璃，搞清其形核－长大的机理对于得到理想的晶化效果是必不可少的工作。

针对目前对可切削微晶玻璃的形核长大过程研究还不够充分的问题，本文对研制的低熔点可切削微晶玻璃的形核长大过程进行了详细研究。

5.2．形核与长大一般结晶过程均由形核与长大两个过程组成,微晶玻璃也是如此.5.2.1 形核的一般理论分析成核过程可分为均匀成核和非均匀成核。

均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在无外来物参与下的成核过程；非均匀成核是指依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程。

a.均匀成核 ---玻璃的分相与结晶四首先从热力学的角度考察成核过程的能量变化。

处于过冷状态的玻璃熔体，由于热运动引起组成上和结构上的起伏，一部分变成晶相。

晶相内部质点的规则排列使系统的体积自由能∆Gv减小。

然而，新相的产生势必产生新的界面，导致界面自由能∆G 0的增加。

系统总的自由能∆G 的变化是上述两个自由能变化之和：∆G ＝－∆Gv ＋∆G 0 （5.1）上式中“－”号表示能量减少，“＋”号表示增加。

假设晶核是球形的，则有：34/3v v G r g π∆=-∆ （5.2）204G r πσ∆= （5.3）r 为核半径，∆g v 为相变过程中单位体积自由能的变化，σ是新相与熔体之间的表面张力。

将（302）和（303）式代入（301）式得：324/34v G r g r ππσ∆=-∆+ （5.4）据（304）式绘成图3－1，从图3－1分析可知，当r<r*时，（304）式中的界面能的变化起主要作用，晶核的长大使系统的自由能增大，晶核不能稳定生长；只有当r>r*时，系统自由能才是减小的。

非晶合金的发展与应用

非晶合金的发展与应用学校：班级：学号：姓名：指导教师：日期：目录目录 2一、非晶合金简介 2二、非晶合金的发展历史 2三、非晶形成的控制因素 33.1 非晶形成的热力学因素 33.2非晶形成的动力学因素33.3非晶形成的结构学因素3四、大块非晶合金制备方法 34.1液相急冷法 34.2气相沉积法 44.3化学溶液反应法 44.4固相反应法 4五、非晶合金制备工艺技术 45.1铜模吸铸法 55.2粉末冶金技术55.3熔体水淬法 55.4压铸法 55.5非晶条带直接复合爆炸焊接55.6定向凝固铸造法 55.7磁悬浮熔炼铜模冷却法55.8固态反应5六、非晶合金性能 66.1大块非晶合金的机械性能 66.2非晶合金优秀的耐蚀性6七、非晶合金应用实例 6八、参考文献7一、非晶合金简介非晶态合金又称金属玻璃，具有短程有序、长程无序的亚稳态结构特征。

固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。

与晶态合金相比，非晶合金具备许多优异性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。

块体非晶合金材料的迅速发展，为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。

二、非晶合金的发展历史1959年，美国加州理工大学Duwez在研究晶体结构和化合价完全不同的两个元素能否形成固溶体时，偶然发现了Au70-Si30 非晶合金。

1969年陈鹤寿等将含有贵金属元素Pd的具有较高非晶形成能力的合金(Pd-Au-Si,Pd-Ag-Si等)，通过B2O3反复除杂精炼，得到了直径1mm的球状非晶合金样品。

1989年日木东北大学的Inoue等通过水淬法和铜模铸造法制备出毫米级的La-AI-Ni大块非晶合金，随后Zr基非晶合金体系也相继问世。

20世纪90年代以来，人们在大块非晶合金制备方而取得了突破性进展。

Inoue等成功地制备了Mg-Y-(Cu, Ni), La-AI-Ni-Cu, Zr-AI-Ni-Cu等非晶形成能力很高，直径为1一10 mm的棒，条状大块非晶态合金。

铝合金中mg_2si相演变行为及析出长大机制的研究

铝合金中mg_2si相演变行为及析出长大机制的研究
铝合金中Mg_2Si相演变行为及析出长大机制的研究
铝合金中Mg_2Si相演变行为及析出长大机制的研究是铝合金组织演变的重要研究内容。

Mg_2Si相是铝合金中的一种重要的组织结构，它具有良好的力学性能，可以提高铝合金的强度和韧性。

因此，研究Mg_2Si相演变行为及析出长大机制对于提高铝合金的性能具有重要意义。

近年来，研究者们通过实验和理论研究，发现Mg_2Si相演变行为及析出长大机制主要受温度、时间、析出物种类、析出物浓度等因素的影响。

实验结果表明，随着温度的升高，Mg_2Si相的析出速率加快，析出物的粒径增大，析出物的形貌发生变化，析出物的析出长大机制也发生变化。

此外，析出物种类和浓度也会影响Mg_2Si相的析出行为。

综上所述，Mg_2Si相演变行为及析出长大机制受温度、时间、析出物种类、析出物浓度等因素的影响，因此，研究者们应该综合考虑这些因素，以更好地理解Mg_2Si相演变行为及析出长大机制，从而提高铝合金的性能。

Al及其合金异质形核行为的研究

Al及其合金异质形核行为的研究凝固过程中细化金属材料的晶粒尺寸能够同时提高材料的强度和韧性。

作为凝固过程的起始阶段,形核在很大程度上决定了初始相的结构、晶粒尺寸和相的分布。

金属熔体中不可避免的含有尺度不同、形态各异、分布不均的异质相,包括氧化物、金属间化合物和其它固体质点。

这些潜在的形核质点,在条件合适的情况下,往往对金属熔体的形核、生长过程产生巨大影响。

在工业实践中,也常常通过向熔体中添加细化剂、变质剂等来控制铸件组织。

因此,研究凝固过程中异质形核行为差异、影响因素与行为变化规律,对丰富异质形核理论具有重要意义,并且可用于指导工业细化剂、调质剂的开发与选择,具有相当的现实意义。

本文以轻质结构材料铝合金为主要研究对象,研究纯Al及Al-Cu合金在不同晶面取向A1203基底触发下的异质形核行为,测定了高真空环境下不同异质相基底触发Al及Al-Cu合金的形核过冷度,观察了 Al及Al-Cu合金在不同晶面取向A1203基底上形核凝固后的界面结构、形核相的择优生长方向以及合金元素Cu在异质形核中的作用;基于Bramfitt二维晶格匹配,异质形核界面能-错配等模型探讨了形核相与异质相间的晶格匹配度与异质相触发下熔体的形核过冷度之间的关系;最后还研究了多晶陶瓷基板有限触发和单晶异质基底触发的纯Al和Al-Cu合金熔体结构在凝固过程的变化规律。

获得了如下主要结果:（1）9种不同晶面取向的A1203基底与Al晶体的晶格错配度范围在7.77%～25.03%之间,A1203与Al晶体的异质界面结构可分为两种,当错配度小于13%时,出现弹性应变/错配位错匹配界面;当错配度大于13%时,界面处出现了成分为Al的孪晶层错区。

非晶态Finemet合金的纳米晶化动力学研究

了纳米晶化过程中的局域激活能Ｅ（）在非晶Ｆ￣ｅ合金纳米晶化的整个过程中，ａ．ｉｎｔｎ其晶化机制在初始阶段（＜Ｏ
ａ．）＜Ｏ２是扩散控制的兰维形核和晶粒生长的整体晶化，形核速率逐渐减小；中间阶段（．＜ａ．）Ｏ２＜ｏ９是扩散控制的一维形核和晶粒生长的表面晶化，形核速率近似为零；最后阶段（＞Ｏ９存在反常的晶化行为，ａ．）局域Ａｒｉｖａ指ｍ数ｎ１０从．上升到２Ｏ．左右，可能是因为在晶化后期Ｃ核消耗完毕以及一些ａｅｕ－颗粒发生快速生长造成的．Ｆ
ｅｅｙＥ（）Ｗａｌｅｅｍｉｅｙｔｅｅｐｎｅｒｍａｔｏ．ｉｈｉａｓａｅ（＜口＜ｎｒ口ＳａｏｄｔｎｂｘｅｄｄＦｉｇｓｒｄｈｄｅｎｍｅｈｄｎｔｅｉｔｌｔｇＯｎｉＯ２，ｈｒｓａｉｔｎｍｅｈｉｗａｕｋｃｓａｉｔｎｗｉｏａｄｔｒｅｉｎｉａｎｃｔｎ．）ｔｅｃｔｌｚｉｃａｓＳｂｌｔｌｚｉｔｔｅｍｅｓｎｌｕｌｉｙｌａｏｎｍｙｒｌａｏｈｗｎｈｄｏｅｏａ
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第３卷第ｌ５期
２００７年１月
同济大学学报（然科学版）自
ＪＵＲＡＦＴＮＪＮＩＥＳＮＴＲＬＳＩＮＥＯＮＬＯＯＧＩＶＲＩＵＡＵＡＣＥＣ）
Ｖ０．５Ｎｏ１１３．
Ｊｎ０７ａ．２０
非晶态Ｆｎｍｅ合金的纳米晶化动力学研究ｉｅｔ

非晶合金的形成机制与制备方法 ppt课件

石墨管或氮化硼管；辊子材料：不锈钢、铍青铜。
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五、非晶态合金箔、带的制备方法（液体急冷法）
1. 喷射枪法： ➢ 在低压惰性气氛保护下熔
融合金，获得合金液体；
➢ 用高压氩气将合金液体喷射到钢板上，获得非晶态合金箔片。
➢ 冷却速率：109 K/s.
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2. 活塞-砧法
熔融状态合金液滴在活塞与砧的撞击下形成圆形箔片非晶态合金。
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真空蒸镀法示意图
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（2）溅射法： ➢ 利用在1.3-0.1Pa真空下，电离的离子撞击阴极
靶材得到具有较高动能的溅射原子，使其附着到阳极基板上而获得薄膜。 ➢ 优点：有较高的沉积速率，约1-10nm/s，可制备合金膜； ➢ 缺点：基板温度上升快。
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溅射法示意图
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4. 压延法
压延法又称双辊法；将熔化的金属流经石英管
低部小孔喷射到一对高速旋转的辊子之间而形成金属玻璃条带。条带两面光滑，厚度均匀；冷却速率：106 K/s.
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5. 单辊法
熔体喷射到高速旋转的辊面上而形成连续的条带。
工艺简单，易操作；喷射压力：0.5-2kg/cm2; 喷管与辊面的法线约成14o; 辊面线速度一般为10~35 m/s; 喷嘴材料：石英管、氧化铝管、
稳定过热液相?亚稳过冷液相?亚稳固相3从现象上看在非晶态的形成过程中熔体由液态变为固态时是连续的粘滞系数加大的过程
非晶合金的形成机制与制备方法
1.非晶态合金的特征和形成条件 2.非晶态合金的主要制备方法 3.单片非晶态合金箔、粉末、纤维、丝材以及薄带的制备方法 4.大块非晶合金的制备 5.影响非晶态合金带材制备的因素 6.非晶态合金的应用

非晶态材料的生长机理研究

非晶态材料的生长机理研究非晶态材料是指在凝固时未能形成定向的晶体结构而形成的材料。

与晶态材料不同，非晶态材料没有长程有序的晶体结构，因此具有一系列与晶态材料不同的物性，如广泛的玻璃转变区间、高弹性应变限、高的强度和韧性等优异特性。

在各种应用领域中得到广泛的运用，如微电子学、表面涂层、生物医学等领域。

然而，非晶态材料的制备过程复杂，并且缺乏详细的生长机理研究，目前还没有广泛认同的理论模型对非晶态材料的生长过程进行解释。

因此，研究非晶态材料的生长机理对于深入了解非晶态材料的物性和在应用领域中更好地利用非晶态材料具有重要的意义。

一、非晶态材料的制备方法目前，制备非晶态材料的方法主要有化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶液凝胶法、熔融淬火法、机械合成法等多种方法。

其中最常用的是熔融淬火法。

它是将合金加热至熔点以上，然后迅速冷却，使合金中的原子没有时间排列成晶体结构而固化成非晶态材料的方法。

虽然该方法可以制备大量非晶态材料，但它对物质的成分、制备温度、冷却速率等都有较高的要求，因此控制其制备比较困难。

二、非晶态材料的生长机理非晶态材料的生长机理复杂且尚未完全阐明。

目前认为，非晶态材料的形成主要取决于材料成分、制备条件和制备方法。

不同的制备条件和制备方法可能会导致非晶态材料中原子的排列方式不同，从而形成不同的非晶态材料。

据研究发现，非晶态材料的制备过程中存在一些双聚原子、孪晶等缺陷，而且晶粒的大小和形态也可能影响非晶态材料的物性。

其中，孪晶缺陷被认为是非晶态材料形成的关键因素之一。

孪晶缺陷是指在非晶态材料中出现的一些局部原子序列的重复现象，它们与非晶态材料的有序结构相似，同时也是晶体结构中出现的一种缺陷。

与孪晶缺陷相关的是双聚原子，这些原子在非晶态材料中可以彼此吸引并相互结合，因此构成了孪晶缺陷之间的结合力。

在非晶态材料的生长过程中，双聚原子的形成和孪晶缺陷的出现是关键的过程。

一般来说，双聚原子的形成是由于高温或高压下生成的，而孪晶缺陷则是在冷却过程中出现的。

合金材料的变形行为及强化机制研究

合金材料的变形行为及强化机制研究合金材料是指两种或两种以上金属、非金属、金属与非金属之间的互相溶解或是非互溶的材料。

它们的力学性能远高于单纯的金属或非金属，因此在工程领域中应用广泛。

然而，合金材料的性能与其微观结构密切相关，因此深入研究合金材料的变形行为及其强化机制对于优化合金材料的性能至关重要。

一、变形行为变形是指材料在外力作用下发生的形变。

对于合金材料而言，其变形行为可能会因微观结构的不同而有所不同。

以下分别从单晶、多晶和均质化合金材料三个方面来叙述合金材料的变形行为。

1. 单晶的变形行为合金材料的单晶变形行为主要体现在其塑性变形上。

塑性变形是一种非弹性形变，其过程中材料分子之间的结合力被打破从而产生应变。

对于单晶，其变形行为主要通过晶格的滑移来实现。

滑移发生的机制是晶体中原子的位置发生变化，形成沿着晶体矢量的平行轨迹的行走动力学。

在滑移过程中，晶格中的位错被产生和收集，导致晶体塑性变形。

因此，单晶的变形行为受到晶体结构、晶向和应力状态等因素的影响。

2. 多晶的变形行为对于多晶材料而言，其变形行为受到晶粒界的影响。

晶粒界是晶体结构之间的界面。

由于不同晶粒之间原子结构的不同，晶粒界处会产生位错。

在外界应力的作用下，位错会发展并与晶体中已有的位错相互作用，导致整个多晶体的塑性扩散。

由于晶体结构的不同，不同方向和不同晶粒的塑性变形行为会有所不同，这也是多晶合金材料的强度和塑性变形特性不同的原因。

3. 均质化合金材料的变形行为均质化的合金材料是指由多种金属或非金属组成的、均匀分布于连续相中的微观结构。

由于均质化合金材料的微观结构相对均匀，其塑性变形行为主要来自于连续相中介质的弹性变形。

因此，除了晶界和位错造成的变形外，均质化合金材料还会受到残余奥氏体和析出物的影响。

这些相多半是弹性稳定的，只有在应力超过一定阈值时才会启动它们在矩阵中的塑性变形行为。

二、强化机制合金材料的强化机制包括固溶强化、微观结构调控和位错强化等。

电焊条用线材的非晶化现象与晶化行为研究

电焊条用线材的非晶化现象与晶化行为研究引言电焊是一种常见的金属连接方式，而电焊条是电焊的主要工具之一。

在电焊过程中，焊条需要通过导电丝（线材）传递电流，产生高温熔化金属，从而完成金属的连接。

然而，在使用电焊条时，我们发现线材会出现非晶化的现象，这可能对电焊质量和连接强度产生影响。

因此，研究电焊条用线材的非晶化现象和晶化行为具有重要的理论和应用价值。

一、电焊条用线材的非晶化现象1. 非晶化的定义非晶化是指线材在电焊过程中由于高温作用下原子或分子的无序排列而失去晶体结构和晶格特征，呈现非晶态的物理现象。

2. 非晶化的原因非晶化主要是由于线材在电弧熔融焊接的高温下，原子或分子处于高能态，产生无序振动，从而破坏了原有的晶体结构。

此外，线材还可能受到外界的热应力、氧化等因素的影响，导致其非晶化。

3. 非晶化的影响线材的非晶化会导致其物理和化学性质的改变。

例如，非晶化会使线材的导电性能和机械强度降低，导致焊接质量下降；同时，非晶化也可能导致线材的脆性增加，易断裂；此外，非晶化还可能影响焊接接头的耐腐蚀性能。

二、电焊条用线材的晶化行为研究1. 晶化的定义晶化是指线材在经过非晶化的过程后，重新恢复到原来的晶体结构和晶格特征，呈现晶态的物理现象。

2. 晶化的机制电焊条用线材的晶化是一个复杂的过程，其机制取决于线材的材料成分和焊接过程中的温度变化等因素。

晶化主要通过两个过程实现：再结晶和晶粒长大。

再结晶是指原有晶粒在高温下发生变形和重排，形成新的晶粒。

再结晶的条件包括合适的温度、时间和应力等因素。

再结晶可以通过退火等热处理方法来实现。

晶粒长大是指新晶粒的生长过程，它依赖于温度和晶体缺陷等因素。

晶粒长大可以通过恒温保温或退火等热处理方法来促进。

3. 晶化行为的研究方法研究电焊条用线材的晶化行为可以采用多种方法和技术。

其中，X射线衍射（XRD）是一种常用的手段，可以用来确定晶体结构和晶粒尺寸等相关参数。

此外，扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和能谱仪（EDX）等技术也可以用于研究晶粒的形貌和成分等。

探究非晶体材料转变过程中热力学特点-热力学论文-物理论文

探究非晶体材料转变过程中热力学特点-热力学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——材料热力学论文教授推荐8篇之第三篇：探究非晶体材料转变过程中热力学特点摘要：处于低温环境下的非平衡晶体材料，温度上升将会变化为玻璃。

在该过程中存在弛豫与回复现象，在两种现象之后会发生平衡过冷液体。

弛豫现象发生时需要对外释放一定的能量，这是由于形态发生转变后的正常能量变化。

然而，在其回复的过程中需要从外部汲取等量的能量，这就存在了一定的记忆性。

在本文中围绕氧化物、金属等非晶材料，深入探究了玻璃的形成过程中，发现弛豫焓与熔化焓有着一定的关联性，在弛豫焓的基础上，结合非晶体材料，分析了以往实验中玻璃转变过程中热力学特点。

关键词：非晶体材料；热力学；非晶材料因其组成较为特殊，有一定的空间架构组成独特性，其主要表现为无序长链。

正因如此，非晶材料具备了一些别的材料不具备的特殊性能，被广泛的应用在各个行业。

目前非晶材料因其是人类所利用的最基础材料之一而受到人们的广泛关注。

非晶材料与传统晶体材料相比，有着明显的优势，尤其是在无机玻璃、高分子、金属玻璃等方面。

随着对玻璃原有特性的研究不断加深，其更多的特性被人们所理解。

其中，三个有关非的晶体特征（non-Arrhenius, non-exponential, non-linear）被提出来，这提升了玻璃晶体的研究进程，对冷液体的认识深入有着非常关键的意义。

本文通过对弛豫现象的研究，深入分析了玻璃状态变化过程中焓的变化规律，一般情况下，非晶体材料中存在这明显的记忆特性。

该特性的主要表现形式为弛豫过程能量的释放与回复过程能量的吸收。

从定义上分析即焓的变化具有一定的记忆性，能够恢复变化之前的状态。

从过程角度分析，按照固定冷却速度实现非晶态，又通过对能量的汲取恢复到冷液态。

从个能量角度分析，变化前后能量并没有发生改变，符合能量守恒定律。

因此，通过对焓的研究，能够在一定程度上反映起弛豫时对外能量释放的量化数值。