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本文根据设计非晶合金体系的基本经验原则,设计了五元合金体系Al-Ni-Zr-Cu-Y,采用快速凝固法,分别在真空和大气条件下制备了合金条带。三组合金系为:Al80Ni10Zr8-xCuxY2(x=1,2,3,5)、Al80Ni15-xZr3CuxY2(x=0,1,3,4,6,7,9)和Al80Ni10ZrxCu5Y5-x(x=0,1,2,4)。利用差示扫描量热仪(DSC),扫描电镜(SEM),X衍射(XRD)等手段,研究合金中Ni、Zr、Cu及Y元素对该合金系非晶形成能力及热稳定性的影响。 研究结果表明:制得的Al80Ni10Zr3Cu5Y2合金条带无论在真空还是大气条件下均存在一展宽的非晶漫散射峰,两种条件下都形成了单一的非晶相,说明五元合金体系Al-Ni-Zr-Cu-Y对制备条件的要求不苛刻,且具有较强的非晶形成能力;在所制备的大部分非晶合金中,其X射线衍射曲线的小角度部分(20°左右)均存在明显的预峰,预峰的存在及稳定性表明其对应的化学短程序结构的稳定性与非晶合金的稳定性相关;Ni、Zr、Cu及Y元素的含量、原子半径以及它们与Al元素之间的负混合热都对合金非晶形成能力和热稳定性有影响,但这种影响是各种因素的综合作用。三组合金系中,Al80Ni15-xZr3CuxY2(x=0,1,3,4,6,7,9)和Al80Ni10ZrxCu5Y5-x(x=0,1,2,4)合金系的非晶形成能力较强,前者中的Ni、Cu的小原子半径以及Al-Ni的较高负混合热导致了该合金系较高的非晶形成能力,后者中的Zr、Y的大原子半径以及它们与Al的较高负混合热也导致了该合金系较高的非晶形成能力。所制备的三组合金系中,析出了Al2Zr、Zr2Al3、Ni42Zr58相等金属间化合物,另外,大部分非晶及非晶加晶体相的合金中,析出了Al2Cu相。Al基非晶合金DSC热分析曲线的初始晶化放热峰中,没有存在晶化孕育过程,这是由于在非晶形成的过程中,由于液态高温合金熔液中存在有局部小范围的多元短程序畴,因而导致了淬态预存核的存在。正是由于它们的存在,所以在退火的过程中非晶合金直接发生晶核的长大过程,而不经历形核过程。Al80Ni10Zr7Cu1Y2和Al80Ni14Zr3Cu1Y2非晶合金的初始晶化温度分别为371.9℃和313.9℃,具有较高的热稳定性,Al-Zr和Al-Ni的较高负混合热、前者Zr的大原子半径和后者Ni的小原子半径以及含量较少的Cu原子,这些因素导致了两种合金高的热稳定性。 在Al80Ni15-xZr3CuxY2(x=0,1,3,4,6,7,9)非晶合金系中,其晶化温度随Cu成分增加而逐渐降低。由于Al-Cu金属间化合物的熔点比Al-Ni金属间化合物的低,因而在Al-Ni-Zr-Y合金系中添加Cu,降低了非晶的晶化温度。通过对Al80Ni10Zr3Cu5Y2和Al80Ni10Zr7Cu1Y2非晶合金退火后的X射线衍射曲线和微观结构的观察,可以看到两种非晶合金分别在598K和673K下退火后能得到细小的均匀的晶粒尺寸。另外,Al80Ni10Zr3Cu5Y2非晶合金在658K下退火后也能得到较小的晶粒。说明Cu、Zr元素兰州理工大学硕士学位论文摘要的添加可以使晶粒细小,均质化。