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题目:稀土基块体非晶合金的形成及性能研究

关键词:稀土基块体非晶合金;非晶形成能力;相似相异元素共存;力学性能;超塑性

  摘要

稀土基块体非晶合金因具有高非晶形成能力、低熔点、低成本、优异的过冷液体区间超塑性加工性能、较高的强度以及优异的磁学性能而在化工、机械、电子等领域具有广阔的应用前景,并因而成为非晶合金领域内的研究热点。近年来稀土基块体非晶合金的成分研发与理论研究有了突飞猛进的发展,然而这些非晶态材料的应用性能还有待提高,理论模型也需要进一步的完善。本人研发了兼具高非晶形成能力和优异的综合性能的非晶合金成分,并对“相似相异元素共存(成分设计原理)”进行了讨论和实验验证。主要内容如下:系统研究了La-Ce-Al-Cu合金系的非晶形成成分范围,借助经验准则和判据,探索得到具有优异的非晶形成能力的合金成份,利用铜模铸造法制备出直径达到12 mm 的块体非晶合金棒材,利用热分析技术对非晶合金的热学性能及形成能力进行了研究。研究了La-Ce-Al-Cu合金系中相似相异元素共存对非晶形成能力的影响,并以热力学模型为基础,研究了相似相异元素共存对系统吉布斯自由能的影响。对“相似相异元素共存(成分设计原理)”进行了实验验证及理论分析。研究了所开发非晶合金的力学性能,得到了具有高压缩断裂强度(接近600 MPa),具有一定塑性变形能力(0.3%)的非晶合金材料,弥补了传统稀土基非晶合金力学性能大多较差的劣势。利用热分析技术对所开发的稀土基块体非晶合金的玻璃化转变及熔化凝固过程进行研究,发现了非晶合金低熔点(Tm = 661 K)、低玻璃化转变温度(Tg = 363 K)和宽过冷液体区间(ΔTx = 80 K)的特性,并利用这些优异性能研究了其在过冷液体区间内的超塑性加工及复写性能,得到了性能优越的新型非晶合金功能材料。