非晶合金的焓弛豫回春行为研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ysq2009123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
非晶合金的弛豫过程导致自由体积发生湮灭,原子堆垛结构发生致密化,进而导致其塑性和断裂韧性的急剧降低,即发生脆化。回春是弛豫的反过程,是增加非晶合金的自由体积,提升其能量状态的过程,同时也是改善非晶合金脆化问题的方法之一。然而,现有的回春方法仍存在诸多缺点,如渗透深度不足、破坏性和工艺繁琐等,难以适用于大规模工业生产。因此,本工作探索了一种新的简单、高效和非破坏性的焓弛豫回春方法,解决了非晶合金的脆化问题。本工作系统研究了回春温度对回春态非晶合金的能量状态、力学性能和微观结构的影响,并揭示了焓弛豫回春的微观机制;建立了β值(Kohlraush-Williams-Watt方程中的Kohlraush指数)与非均匀性和焓弛豫回春能力之间的关联,进而揭示了焓弛豫回春可能的微观起源。本工作探索了一种新型无损伤、高效快速的焓弛豫回春方法来解决非晶合金的脆化问题,即将弛豫后的非晶合金快速加热到焓弛豫温度区间(高于其初始退火温度但低于玻璃化转变温度)进行短暂的加热,然后进行冰水淬火。处理后的非晶合金不但没有发生弛豫反而实现了回春。焓弛豫回春提升了弛豫态非晶合金的能量状态,使其逐渐向铸态的能态靠近。令人惊奇的是,回春处理后,非晶合金的塑性和断裂韧性,相比于弛豫态提高了3倍,并且均超过了铸态,实现了由脆向韧的转变,即实现了非晶合金的再韧化。此外,Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5、Zr65Cu17.5Ni10Al7.5和La65Cu10Ni5Co5Al25非晶合金经焓弛豫回春后均实现了能量的提升和软化,这表明焓弛豫回春方法具有普适性。利用同步辐射技术研究焓弛豫回春前后非晶合金的微观结构变化。结果表明,焓弛豫回春增加了非晶合金的平均原子体积(结构因子中第一个衍射峰的峰位减小),但同时增加了非晶合金中原子的有序化程度(结构因子中第一个衍射峰更加尖锐)。进一步分析表明,焓弛豫回春导致的能量和塑性的变化趋势与平均原子体积的变化趋势相一致,而与有序化程度的变化趋势相反。这表明平均原子体积的增加才是焓弛豫回春引起能量和塑性提升的重要原因。本工作建立了非晶合金的回春能力与扩展指数β之间的关联准则。通过对比八种成分的非晶合金的回春能力与β值,发现非晶合金的回春能力与β值成负相关,即β值越小,相应的回春能力越强。分析表明,β值与非晶合金中的结构非均匀性密切相关,结构非均匀性程度越大,β值越小,非晶合金弛豫时间的分布范围越宽,意味着非晶合金中弛豫时间较短的软区部分也更多。较多的软区部分是非晶合金具有高回春能力的重要原因。因此扩展指数β是评判非晶合金回春能力的一种高效且理想的表征参数。
其他文献
有机发光二极管因其主动照明、低功耗以及轻重量等优点,在照明、显示以及生物医学等领域中受到越来越多的关注。具备高功函数以及优异光学和电学性质的阳极材料对高性能有机发光二极管器件的实现至关重要。然而,传统透明导电阳极和高反射金属阳极的空穴注入效率较低,这阻碍了高性能有机发光二极管的实现。因此,本论文面向高性能有机发光二极管器件的实现,主要开展了高功函数过渡金属氮化物薄膜的制备研究和提高OLED器件阳极
学位
TiAl合金密度仅为镍基高温合金的一半,在600~900℃温度区间有望取代高温合金制备某些航空航天结构件以及地面动力系统转动或往复运动结构件。经过四十年的不懈努力,2012年,TiAl合金被成功应用在航空发动机第6,7两级低压涡轮叶片中。然而,目前TiAl合金的服役温度被局限在700℃以内。具有定向片层组织的TiAl合金有望突破藩篱,扩展应用范围。遗憾的是,光学浮区定向凝固技术制备的PST TiA
学位
气凝胶材料具有高比表面积、高孔隙率、低热导率等特点,在高能物理、航空航天、民用领域均具有广泛应用前景。长期以来,气凝胶材料的形态主要以块体或粉末为主,这是因为以介孔为主的气凝胶多级孔结构特点限制了其力学性能,进而限制了气凝胶材料的形态。本文以制备可实际应用的气凝胶纤维为主要研究目的,研究了芳纶气凝胶纤维制备技术、物理化学性能并对其应用前景进行了初步探索。1.芳纶纳米纤维(ANFs)分散液的制备及可
学位
IN718合金是一种高Nb时效强化型Ni-Cr-Fe基变形高温合金,晶内以γ"(Ni3Nb)相强化为主,以γ’(Ni3(Al,Ti))相强化为辅,晶界主要以δ(Ni3Nb)相强化。IN718合金具有优异的性能,在航空航天等领域得到了广泛应用,但当其服役温度超过650℃,γ"相会快速聚集长大,并转变为δ相,合金的强度快速降低。为提高IN718合金的使用温度,国内外开展了大量的研究,其中美国发展的71
学位
脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性颅内脑肿瘤之一,由于脑胶质瘤的侵袭性高,生长迅速,血管生成增强,传统手术无法完全切除,导致患者预后差,生存时间短。为了有效治疗脑胶质瘤,化药是未来很长一段时间内最重要的治疗手段,但传统的化疗药物由于血脑屏障的存在而不能有效地进入脑组织并对脑胶质瘤实现靶向杀伤。外泌体是一种直径30~150 nm大小的细胞外囊泡,可携带蛋白质、脂质和遗传物质等,生物相容性高,具有低
学位
为研究多种不利组合因素对钢波纹管涵围土压力的影响,结合实际工程案例,采用有限元数值模拟的方法比较分析不同斜交角度、不同填土高度、不同孔径大小共15种钢波纹管涵洞模型的土压力分布规律。结果表明:正交情况下钢波纹管涵土压力最小;填土高度与土压力不成线性分布关系,随着填土高度的增加,管顶土压力增加幅度逐渐减小;孔径对管涵土压力的影响较大。研究结果将为新形式的钢波纹管涵提供一定的技术支撑。
期刊
乳腺癌转移是导致其临床患者死亡的主要原因,如何实现转移性乳腺癌的精准诊疗是目前临床面临的重大治疗难题。乳腺癌的转移包括近端的组织浸润及毗邻淋巴结的侵袭,以及经淋巴或血液的远端包括腹腔、骨骼、肺等脏器的传播。利用可视化影像技术助力于乳腺癌的早期转移鉴定和防治对于降低其危害,提高患者生存率具有重要意义。纳米材料的尺寸效应、易功能化修饰及光物理化学特性在癌症诊疗方面具有巨大应用前景,针对乳腺癌的病理特性
学位
经济和社会的高速发展对金属结构材料的综合性能提出了更加严苛的要求,例如高强度、高塑性、高热稳定性和优异的抗辐照损伤性能。纳米结构材料是应对这些挑战的重要候选材料。然而,由于界面对位错滑移的限制以及自身热稳定性的不足,纳米结构材料的塑性和稳定性差;与此同时,纳米结构材料中界面占比较高,对性能的调控作用显著。因此,界面结构设计是纳米结构材料性能优化的重要途径。本文以Cu-Nb金属纳米层状材料为研究模型
学位
半导体的催化杀菌技术由于其成本效益高、原位生成活性氧化物种和环境友好的特点而引起了极大的研究兴趣。其中聚合物半导体光催化剂因为不会带来重金属二次污染,可见光吸收能力和能带结构易于调节和具有大量可修饰的活性位点等一系列优势成为了近年来的研究热点。然而,大多数聚合物半导体光催化剂均存在严重的光生载流子复合问题,从而影响了其杀菌活性。因此,为其提供光生载流子分离的驱动力以改进光催化活性成为了这一研究领域
学位
脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)是一种严重的神经系统疾病,会导致感觉和运动功能障碍。炎症微环境、细胞凋亡和胶质瘢痕等诸多因素导致SCI的治疗极为困难。迄今为止,还没有有效的SCI治疗策略。MicroRNAs(miRNAs)是由约22个核苷酸组成的单链非编码RNA。成熟的miRNAs可以与靶基因的mRNA中的3’非翻译区(3’UTR)互补结合,发挥沉默mRNA和转录后调控的功
学位