搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

1 at% Ag替代Zr57Cu20Al10Ni8Ti5 金属玻璃中各组元对玻璃形成能力及热稳定性的作用分析

崔晓 徐保臣 王知鸷 王丽芳 张博 祖方遒

引用本文:
Citation:

1 at% Ag替代Zr57Cu20Al10Ni8Ti5 金属玻璃中各组元对玻璃形成能力及热稳定性的作用分析

崔晓, 徐保臣, 王知鸷, 王丽芳, 张博, 祖方遒

On glass forming ability and thermal stability of Zr57Cu20Al10Ni8Ti5 bulk metallic glass by substituting each component with 1 at% Ag

Cui Xiao, Xu Bao-Chen, Wang Zhi-Zhi, Wang Li-Fang, Zhang Bo, Zu Fang-Qiu
PDF
导出引用
  • 以1 at% Ag元素分别等量替代Zr57Cu20Al10Ni8Ti5 金属玻璃的各个组元, 利用差示扫描量热升温分析获得不同试样的热力学参数, 并结合不同尺寸(Φ8, Φ10, Φ12)吸铸试样的X-射线衍射分析结果, 考察、验证元素替代后合金的实际玻璃形成能力及热稳定性的变化规律. 经比较发现, Ag替代Ti元素, 其玻璃形成能力显著提高(直径实际增大4 mm), 同时热稳定性也明显改善, 且临界冷却速率也明显降低, 而Ag替代其他组元却无明显规律.针对玻璃形成能力的相关数据比较分析表明, 本文结果未显示符合其Inoue的尺寸准则, 混合焓判据也未显示出明显符合的现象. 通过对堆垛密度的计算发现, 1 at% Ag替代Ti元素后使金属玻璃体系内部的堆垛密度增加. 通过动力学分析, 从晶化激活能、晶化反应速率常数两方面探讨了元素替代对玻璃形成能力和热稳定性的作用机理.
    Each component element of Zr57Cu20Al10Ni8Ti5 bulk metallic glass is substituted by 1 at% Ag element. Variations of glass forming ability and thermal-stability are studied using differential scanning calorimetry which gives the thermal-dynamic parameter of the bulk metallic glass, combined with X-ray diffraction of different diameter rods (Φ8, Φ10 and Φ12) which are prepared by copper mould suction casting, The results show that the glass forming ability and thermal-stability are greatly improved by substituting Ti element and the critical cooling rate is significantly reduced. While, no obvious law is found when substituting other elements. By analyzing the relevant data on glass forming ability, Inoue's atomic size rule show inconformity in this work, however, the mixing enthalpy rule dose not show conformity obviously. By calculating the packing density, we find that the packing density is obviously improved when substituting 1 at% Ti with Ag. Dynamic analysis is used and the mechanism of element substitution is also investigated on the aspects of crystallization activation energy and crystallization rate constant.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50971053)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB825702)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50971053) and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2012CB825702).
    [1]

    Clement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [2]

    Chen H S, Krause J T, Coleman E 1975 J. Non-Cryst. Solids 18 157

    [3]

    Xing L Q, Ochin P, Harmelin M, Faudot F, Bigot J, Chevalier J P 1996 Mater. Sci. Eng. A 220 155

    [4]

    Inoue A 2000 Acta Mater. 48 279

    [5]

    Liu Y H, Wang G, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2007 Science 315 1385

    [6]

    Inoue A, Nishiyama N, Kimura H 1997 Mater. Trans. JIM 38 179

    [7]

    Dai C L, Guo H, Shen Y, Li Y, Ma E, Xu J 2006 Scr. Mater. 54 1403

    [8]

    Zhang B, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H, Greer A L 2005 Phys. Rev. Lett. 94 205502

    [9]

    Ponnambalam V, Poon S J, Shiflet G J 2004 J. Mater. Res. 19 1320

    [10]

    Wang W H 2007 Prog. Mater. Sci. 52 540

    [11]

    Zhang H, Zhang G Y, Yang S, Wu D, Qi K Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 7822 (in Chinese) [张辉, 张国英, 杨爽, 吴迪, 戚克振 2008 57 7822]

    [12]

    Popov V V, Tkatch V I, Rassolov S G, Aronin A S 2010 J. Non-Cryst. Solids 356 1344

    [13]

    González S, Figueroa I A, Zhao H, Davies H A, Todd I, Adeva P 2009 Intermetallics 17 968

    [14]

    Zhang B, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2006 Acta Mater. 54 3025

    [15]

    Xia L, Ding D, Shan S T, Dong Y D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 111903

    [16]

    Louzguine D V, Inoue A 2002 Appl. Phys. Lett. 81 2561

    [17]

    Turnbull D 1969 Contemp. Phys. 10 473

    [18]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T J 1993 J. Non-Cryst. Solids 156-158 473

    [19]

    Lu Z P, Liu C T 2002 Acta Mater. 50 3501

    [20]

    Inoue A, Shibata T, Zhang T 1995 Mater. Trans. JIM 36 1420

    [21]

    Senkov O N, Miracle D B 2001 Mater. Res. Bull. 36 2183

    [22]

    Takeuchi A, Inoue A 2005 Mater. Trans. JIM 46 2817

    [23]

    Zhang A L, Chen D, Chen Z H 2010 Intermetallics 18 74

    [24]

    Wang W H, Lewandowski J J, Greer A L 2005 J. Mater. Res. 20 2307

    [25]

    Lin X H, Johnson W L 1995 J. Appl. Phys. 78 6514

    [26]

    Lu Z P, Liu C T 2004 J. Mater. Sci. 39 3965

    [27]

    Men H, Hu Z Q, Xu J 2002 Scripta Mater. 46 699

    [28]

    Kissinger H E 1956 J. Res. Natl. Bur. Stand. 57 217

    [29]

    Kissinger H E 1957 Anal. Chem. 29 1702

    [30]

    Xia L, Dong Y D 2006 Mod. Phys. Lett. B 20 225

    [31]

    Chen Z H, Liu L J, Zhang B, Xi Y, Wang Q, Zu F Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3839 (in Chinese) [陈志浩, 刘兰俊, 张博, 席赟, 王强, 祖方遒 2004 53 3839]

    [32]

    Fang Q, Wang Q, Zhao Z L, Dong Y D 2007 Acta Phys. Sin. 56 1292 (in Chinese) [方祺, 王庆, 赵哲龙, 董远达 2007 56 1292]

    [33]

    Mitrovic N, Roth S, Eckert J 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2145

    [34]

    Zhuang Y X, Wang W H, Zhang Y, Pan M X, Zhao D Q 1999 Appl. Phys. Lett. 75 2392

  • [1]

    Clement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [2]

    Chen H S, Krause J T, Coleman E 1975 J. Non-Cryst. Solids 18 157

    [3]

    Xing L Q, Ochin P, Harmelin M, Faudot F, Bigot J, Chevalier J P 1996 Mater. Sci. Eng. A 220 155

    [4]

    Inoue A 2000 Acta Mater. 48 279

    [5]

    Liu Y H, Wang G, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2007 Science 315 1385

    [6]

    Inoue A, Nishiyama N, Kimura H 1997 Mater. Trans. JIM 38 179

    [7]

    Dai C L, Guo H, Shen Y, Li Y, Ma E, Xu J 2006 Scr. Mater. 54 1403

    [8]

    Zhang B, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H, Greer A L 2005 Phys. Rev. Lett. 94 205502

    [9]

    Ponnambalam V, Poon S J, Shiflet G J 2004 J. Mater. Res. 19 1320

    [10]

    Wang W H 2007 Prog. Mater. Sci. 52 540

    [11]

    Zhang H, Zhang G Y, Yang S, Wu D, Qi K Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 7822 (in Chinese) [张辉, 张国英, 杨爽, 吴迪, 戚克振 2008 57 7822]

    [12]

    Popov V V, Tkatch V I, Rassolov S G, Aronin A S 2010 J. Non-Cryst. Solids 356 1344

    [13]

    González S, Figueroa I A, Zhao H, Davies H A, Todd I, Adeva P 2009 Intermetallics 17 968

    [14]

    Zhang B, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2006 Acta Mater. 54 3025

    [15]

    Xia L, Ding D, Shan S T, Dong Y D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 111903

    [16]

    Louzguine D V, Inoue A 2002 Appl. Phys. Lett. 81 2561

    [17]

    Turnbull D 1969 Contemp. Phys. 10 473

    [18]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T J 1993 J. Non-Cryst. Solids 156-158 473

    [19]

    Lu Z P, Liu C T 2002 Acta Mater. 50 3501

    [20]

    Inoue A, Shibata T, Zhang T 1995 Mater. Trans. JIM 36 1420

    [21]

    Senkov O N, Miracle D B 2001 Mater. Res. Bull. 36 2183

    [22]

    Takeuchi A, Inoue A 2005 Mater. Trans. JIM 46 2817

    [23]

    Zhang A L, Chen D, Chen Z H 2010 Intermetallics 18 74

    [24]

    Wang W H, Lewandowski J J, Greer A L 2005 J. Mater. Res. 20 2307

    [25]

    Lin X H, Johnson W L 1995 J. Appl. Phys. 78 6514

    [26]

    Lu Z P, Liu C T 2004 J. Mater. Sci. 39 3965

    [27]

    Men H, Hu Z Q, Xu J 2002 Scripta Mater. 46 699

    [28]

    Kissinger H E 1956 J. Res. Natl. Bur. Stand. 57 217

    [29]

    Kissinger H E 1957 Anal. Chem. 29 1702

    [30]

    Xia L, Dong Y D 2006 Mod. Phys. Lett. B 20 225

    [31]

    Chen Z H, Liu L J, Zhang B, Xi Y, Wang Q, Zu F Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3839 (in Chinese) [陈志浩, 刘兰俊, 张博, 席赟, 王强, 祖方遒 2004 53 3839]

    [32]

    Fang Q, Wang Q, Zhao Z L, Dong Y D 2007 Acta Phys. Sin. 56 1292 (in Chinese) [方祺, 王庆, 赵哲龙, 董远达 2007 56 1292]

    [33]

    Mitrovic N, Roth S, Eckert J 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2145

    [34]

    Zhuang Y X, Wang W H, Zhang Y, Pan M X, Zhao D Q 1999 Appl. Phys. Lett. 75 2392

  • [1] 刘骏杭, 朱照照, 毕林竹, 王鹏举, 蔡建旺. 重金属缓冲层和覆盖层对TbFeCo超薄膜磁性及热稳定性的影响.  , 2023, 72(7): 077501. doi: 10.7498/aps.72.20222239
    [2] 康亚斌, 袁小朋, 王晓波, 李克伟, 宫殿清, 程旭东. 分层化金属陶瓷光热转换涂层的微结构构筑与热稳定性.  , 2023, 72(5): 057103. doi: 10.7498/aps.72.20221693
    [3] 刘娜, 王译, 李文波, 张丽艳, 何世坤, 赵建坤, 赵纪军. 外尔半金属WTe2/Ti异质结的热稳定性拉曼散射研究.  , 2022, 71(19): 197501. doi: 10.7498/aps.71.20220712
    [4] 邓永和, 文大东, 彭超, 韦彦丁, 赵瑞, 彭平. 二十面体团簇的遗传:一个与快凝Cu56Zr44合金玻璃形成能力有关的动力学参数.  , 2016, 65(6): 066401. doi: 10.7498/aps.65.066401
    [5] 张辉, 张国英, 肖明珠, 路广霞, 朱圣龙, 张轲. 金属元素替代对Li4BN3H10储氢材料释氢影响机理的第一性原理研究.  , 2011, 60(4): 047109. doi: 10.7498/aps.60.047109
    [6] 郭古青, 杨亮, 张国庆. Zr48Cu45Al7大块金属玻璃的原子结构研究.  , 2011, 60(1): 016103. doi: 10.7498/aps.60.016103
    [7] 闫建成, 何智兵, 阳志林, 陈志梅, 唐永建, 韦建军. 玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究.  , 2010, 59(11): 8005-8009. doi: 10.7498/aps.59.8005
    [8] 危洪清, 李乡安, 龙志林, 彭建, 张平, 张志纯. 块体非晶合金的黏度与玻璃形成能力的关系.  , 2009, 58(4): 2556-2564. doi: 10.7498/aps.58.2556
    [9] 林琼斐, 夏海平, 王金浩, 张约品, 张勤远. Ga2O3组分对Tm3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响.  , 2008, 57(4): 2554-2561. doi: 10.7498/aps.57.2554
    [10] 张旭东, 徐铁峰, 聂秋华, 戴世勋, 沈 祥, 陆龙君, 章向华. Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究.  , 2007, 56(3): 1758-1764. doi: 10.7498/aps.56.1758
    [11] 李 岩, 陈庆永, 姜宏伟, 王艾玲, 郑 鹉. PtMn层厚度对NiFe/PtMn双层膜交换偏置形成及热稳定性的影响.  , 2006, 55(12): 6647-6650. doi: 10.7498/aps.55.6647
    [12] 夏明许, 孟庆格, 张曙光, 马朝利, 李建国. 金属玻璃形成液体的热力学特性.  , 2006, 55(12): 6543-6549. doi: 10.7498/aps.55.6543
    [13] 沈 祥, 聂秋华, 徐铁峰, 高 媛. Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究.  , 2005, 54(5): 2379-2384. doi: 10.7498/aps.54.2379
    [14] 余 鹏, 白海洋, 汤美波, 王万录, 汪卫华. 具有优良玻璃形成能力添加Al的CuZr基大块金属玻璃.  , 2005, 54(7): 3284-3289. doi: 10.7498/aps.54.3284
    [15] 陈志浩, 刘兰俊, 张 博, 席 赟, 王 强, 祖方遒. Zr-Al-Ni-Cu(Nb,Ti)大块非晶玻璃转变的动力学性质.  , 2004, 53(11): 3839-3844. doi: 10.7498/aps.53.3839
    [16] 滕蛟, 蔡建旺, 熊小涛, 赖武彦, 朱逢吾. NiFe/FeMn双层膜交换偏置的形成及热稳定性研究.  , 2004, 53(1): 272-275. doi: 10.7498/aps.53.272
    [17] 王秀英, 孙力玲, 刘日平, 姚玉书, 张 君, 王文魁. 高压下Co在Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5大块金属玻璃过冷液相区中的扩散.  , 2004, 53(11): 3845-3848. doi: 10.7498/aps.53.3845
    [18] 王敬丰, 柳 林, 蒲 健, 肖建中. 大块金属玻璃Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5的流变行为研究.  , 2004, 53(6): 1916-1922. doi: 10.7498/aps.53.1916
    [19] 李 正, 白海洋, 陈兆甲, 潘明祥, 赵德乾, 王万录, 汪卫华. 永磁性大块金属玻璃Nd60Al10Fe20Co10低 温磁性的研究.  , 2003, 52(6): 1461-1464. doi: 10.7498/aps.52.1461
    [20] 李 正, 白海洋, 赵德乾, 潘明祥, 王万录, 汪卫华. 永磁性Pr55Al12Fe30Cu3 大块金属玻璃.  , 2003, 52(3): 652-655. doi: 10.7498/aps.52.652
计量
  • 文章访问数:  6350
  • PDF下载量:  592
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-17
  • 修回日期:  2012-07-06
  • 刊出日期:  2013-01-05

/

返回文章
返回
Baidu
map