Al添加对CuZr非晶合金动态弛豫行为的研究

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对于金属玻璃材料,玻璃转变是金属玻璃的一种重要特性,它对金属玻璃材料的性能和应用起重要影响,对玻璃转变相关研究也是众多学者多年来一直关注与研究的疑难问题。玻璃转变与材料内部微观结构弛豫行为有很深的联系,材料弛豫行为对于解释和深入了解玻璃转变的过程极为关键,通过各种实验手段研究玻璃材料的弛豫过程也是最近众多学者共同努力推动的。本文通过利用动态热力学分析(Dynamic mechanical analysis,DMA)对过冷液态非晶合金的动态力学行为进行了系统的研究,通过多种理论模型作为辅助揭示了非晶合金动力学弛豫行为,加深了对非晶合金动力学弛豫行为的理解。对Cu55Zr45非晶合金在不同频率或温度的条件下研究了其动态力学弛豫行为,观察到了明显的α弛豫过程和β弛豫,其中β弛豫主要体现为“肩膀峰”。同时发现随着频率升高,α弛豫的特征温度Tα也随之升高,通过VFT(Vogel-Fulcher-Tammann)模型拟合得到了Cu55Zr45非晶合金的弛豫激活能Eα和脆性参数m值。通过KWW(Kohlrausch-Williams-Watt)模型和QPD(Quasi-Point Defects)模型对Cu55Zr45非晶合金的弛豫行为进行拟合分析,发现在温度低于Tg时,Cu55Zr45非晶合金的βKWW和X值保持恒定,当温度高于Tg时,Cu55Zr45非晶合金的βKWW和X值对温度有依赖性。对Cu52Zr45Al3和Cu48Zr45Al7非晶合金在不同频率或温度的条件下研究了其动态力学弛豫行为,发现随着Al元素含量的增加,Cu55-xZr45Alx系非晶合金α弛豫的特征温度Tα升高,而弛豫激活能Eα和脆性参数m随之降低,强度增加。这是主要是Al元素的添加导致α弛豫为了克服原子或分子协同重排的势垒的能量所造成的。同时发现随着Al元素含量的增加,βKWW也随之增加,表明非晶的动态非均匀性降低,强度增强与脆性参数趋势对应。三种非晶合金的弛豫行为准点缺陷(QPD)模型拟合结果表明,QPD模型比KWW模型能更好的拟合频率对非晶弛豫行为的影响。本文通过研究Cu55-xZr45Alx系非晶合金在不同条件下的动态力学弛豫行为的变化过程,深化了我们对非晶合金动态力学弛豫行为机制的理解和认知,同时为优化非晶合金提供了新的思路。
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