塊體非晶合金的主要制備方法與測(cè)試手段

1、塊體非晶合金的主要制備方法與測(cè)試手段塊煉II：品件mu逍為km究州點(diǎn)新材H恥斷涌現(xiàn)是I疇總兇z一牛直要壓因盤墾制備技術(shù)的夬破.用快班妙閩（山雜創(chuàng)乂卜）r'lyjEAffi*制爺IF帕粉末或小尺寸的車陸材料.而對(duì)塊體豐舗材料的制備.冷卻鏡度將愛制隈制-ntiifiA婁栽的制備恭蔓框粉掙卻蠱度1旳6的的衆(zhòng)件下璉打的“塊體非晶令金的羊晶涉成能力在以下悄視#受豪削測(cè)，U）爹麵元令僅慮分舗離共晶«共晶皿分點(diǎn)1販材料的*4惟彳謝曲I&Q合卻配或押尼成形過程中引ar：“）嵐砒前啡介飪的過鵝度選擇不舎適.高介金的非晶腦膻敲力.所有制備塊體非品合金的方龍赫俄搖上越4睪優(yōu)化粗備工藝*2.

2、1主要制備方注與特點(diǎn)撫體非晶含金方法町仃為沔人類査按1«固法和粉木固結(jié)應(yīng)醴曲s耐擰長光特母合金幣配旳勻，拠后采用攝悅劇快片的方式便倉金液*超時(shí)間內(nèi)盞冷應(yīng)腦.ill蔽祁島援制備塊體非飾含金的草理為1在降低爆體熔慮的同時(shí).揚(yáng)高含金附展瑞化溫鼠A»0珂的反f1!，-F.r'.r,壇側(cè)饒?bào)w的站電以晦扎區(qū)樣動(dòng)潭旃能碟良控關(guān)非均勻彌按.粉耒固鮭成削也見利用塊體非晶靜金特有的住過冷溫?zé)魠^(qū)間的超塑應(yīng)晦能力，將非晶粉末固緒武夠*«f丸衣耶，iST£可桂粉木賓全鴨含,將痕形后的塊卻i：弱樣陽進(jìn)f抽W試胎L兒f莊斷咖的齊處部決得/朝富狀（dingle）斷口勝規(guī).周第成

3、黑垢的述樣的機(jī)械性能勺週過fi援澆訃捉劑的城體非晶iAffrrjftfit兒爭完全n211熔體直接凝周法HJBAtt力強(qiáng)囂的靜金體病屮J出臨畀冷逆尺祖低+可酬林直接證周來晤廣塊狀掃晶"下面對(duì)兒種常用方法進(jìn)tri#要介蝌和.k就豪爐煤嫌法樣齊姐井羯件用利川wn按煉胡非晶樣品.此注”腿煤®I尺寸較小的II：晶樣品，且車晶樣品的艸一就為祖抽找*不易側(cè)匸戰(zhàn)壁.另外氏注剎件金體蜒的非晶夠慮穗力豊求高，臺(tái)則樣曲或樣品的欄部金能離成非晶*樣骷和按觸的底部有時(shí)未完全熔化可成為結(jié)晶相的核心.也揚(yáng)出現(xiàn)結(jié)晶相.統(tǒng)弧爐的熔煉溫度很高經(jīng)常用于煉制前的混斛過程即首先用飢弧爐煉制岀易形成II品的介金.然

4、后用其他快冷方法符劉塊體北品介金"2、石英管水淬法務(wù)塊體上晶合金的IK斛密封在抽成克空的石英管中.加熱后水淬冷卻.獲樹塊體1E晶合金如果合金中含有高熔點(diǎn)組分.可先在氯豪爐中混料嶄成合金后在封軼到石英管中.此法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資小.封裝石英管的部門很容易找到.且易時(shí)劉尺寸牧大的岡林形塊體非晶林.缺點(diǎn)足毎制爺-次非晶樣骷均須封-次石英ft.II淬火時(shí)石英管要彼破壞.石英管水淬法在非晶合金的科學(xué)研究中常用為提高悴火時(shí)的冷卻能力.也町務(wù)試樣封在不銹制管中水淬用這種方法也可制僞出異型樣品.3、的找俗適注此払足打力1熱裝朮的卜方設(shè)代-個(gè)水冷銅找晶介金細(xì)分熔化后探吸鑄或其他方法進(jìn)入水冷鋼欖冷卻彤成晦

5、此法扯然要求有弓門的設(shè)備.但山于冷速牧高能制備較大尺寸的IH晶樣品而11可用不同的模具制備出不同形狀的非晶樣品.也可制備彫狀復(fù)雜的非晶樣品.法.尤其是帶有吸鑄裝置的.111于何這嶼優(yōu)點(diǎn)血被廣泛應(yīng)用.4、定向區(qū)域熔煉広定向區(qū)域熔煉仏的冷卻速度nJlhM液界面的移動(dòng)速度和爐內(nèi)的溫度梯度的乘積來決定溫度柿度G越大.定向凝固速率u越快冷卻述半則越大可以制備的II誦的哉面尺寸也越人.這種方法適于翎備截面面枳不大但比較長的樣品.耍求用制備非晶合金的廉娥材料在成分上是均勻的盯晶形成能力較強(qiáng)能夠用這種方法制備塊體II品合金J®味若可以用連埃的方法制備出大尺寸異型的年晶樣品.此外.高圧技術(shù)可應(yīng)用于塊體

6、非晶合金的制備用力是形響合金狀杰的“個(gè)匝耍的站力學(xué)少數(shù).応爪F仔空介金的凝網(wǎng)點(diǎn)降低可通過快速外裁的力法使介金獲符大的過冷度向產(chǎn)生非晶.祠時(shí).rftj/kbtof間史效密.粘度增大.WftC程擴(kuò)MM*.成功的例rzriAftii«炸am沖擊瀚來jw備非晶合金.以及室溫金m米線在應(yīng)變條件下的非晶化.另外玨有細(xì)射和界面固相反電法制為塊體ii晶介金.以及如近引人注盤的堆過冷液相區(qū)連孔法生產(chǎn)非品板材或帶材等.避免非均勻形核的工藝方法塊體上晶的成功合成.0須從本質(zhì)上研究分析其形成機(jī)理.由于晶態(tài)介金在熱力7匕處于穩(wěn)態(tài).而非晶介金在熱力學(xué)上處亞穩(wěn)態(tài).內(nèi)此一定溫度F的過冷液體.忱向于發(fā)生結(jié)品化轉(zhuǎn)變.這

7、找號(hào)期型的II品轉(zhuǎn)變發(fā)生了矛用.然rfu熱力學(xué)儀儀碩占丫茱種轉(zhuǎn)變的乜勢(shì).血體的轉(zhuǎn)變過用還収決動(dòng)力學(xué)伏I素.因此品介金的成分設(shè)計(jì)和制備思踣是:便得結(jié)晶轉(zhuǎn)變?cè)谟蠵B的時(shí)間內(nèi)成為動(dòng)力學(xué)上不可能實(shí)觀的轉(zhuǎn)變.簡m的講旗也II均勻形桟的適免和均勻彤枚的推迖.以卜為兒種較常用理免非均勻彫核的方法"叫1. 低熔點(diǎn)機(jī)化物包農(nóng)將樣品用低熔小旳氯化韌（如BO）包削士衣然后（于容鶴中熔煉氧化物時(shí)包毀起到兩個(gè)作用：一足用來吸取介金熔體屮的雜貞科m.俛介金處化.這炎ftXF煉制時(shí)的適浹：二足將介金熔體與器卓隔離開.包復(fù)物的熔點(diǎn)低介金熔體兇而合金粗固時(shí)包椅物仍處熔化狀態(tài).不能作為合金"均勻形核的核心這樣

8、.經(jīng)過熔煉.純化后冷卻.可以最人限度炮適免II溝勻形氏這種方沐常b石英WI體快托使用»Hit用該方法制備的最人ir/h.合金畑otamMPd.jNSP、）.2. 砂慫淫熔煉當(dāng)導(dǎo)體處丁淞斗狀的線慚中時(shí)線團(tuán)中的高頻梯度電磁場檸便導(dǎo)體中產(chǎn)生與外部電矗場方向相反的憊1：電動(dòng)勢(shì).該悠1：電動(dòng)勢(shì)與外部電凰場Z間的斥力與匝力糊抵濟(jì)便導(dǎo)體樣品忿浮在線慚中.同時(shí).樣品中的渦流使Otn熱熔化向樣品中吹入悄性氣體.樣品便冷職WM.樣品的溫度可用非按做法測(cè)flh山于便用雄總浮熔煉時(shí)樣品周用沒fj睿器唯.適免了器醴引雄的非均勻形枚.I対而臨界冷連史低.謨方法目前不僅用于研究塊體非晶合金的彤成.而從廣泛用研究金

9、屬熔體的非T衡獗固過用中的熱力學(xué)及動(dòng)力7安救如硏究介金熔液的過冷.利用枝晶間護(hù)來推口冷卻速度均勻彤核半及品體K人速半需.3. 腫電慫浮熔煉赫樣品置于水丫放賈的負(fù)電極板上.tifiiHl個(gè)同樣水平放St的正電極板.然后在正負(fù)電極板Z間加上宜減髙壓兩電極板間產(chǎn)生勵(lì)度電場仲央JU1M大電場強(qiáng)度）.同時(shí)樣品也被允上負(fù)電荷.當(dāng)電極板間的電斥足妨高時(shí).帶負(fù)電荷的樣品在電場作用下將盤浮于兩極板之何用激光照射樣品.便可梅樣品加熱熔化停止照射.樣品便冷卻.該方法的優(yōu)點(diǎn)在于樣品的懸淳和加熱系統(tǒng)是分開的.W而樣品的冷卻速度可以很快.而在刪淳時(shí).樣品的懸淳和抑熱是同時(shí)通過樣101中的渦流實(shí)現(xiàn)的.樣品在冷卻時(shí)也必獄處E

10、&浮狀態(tài).所以樣品在冷卻時(shí)還必須克朋慫浮渦涼給樣品帶來的熱訛冷卻連度不可能很快4. 傷竹技術(shù)在JX空落怦中將樣品裝在下部開有小孔的石英川堺中.當(dāng)樣品熔化時(shí).在石英錚頂部通以怖性氣體.在侑性氣體爪力的作用卜'金屬液從小孔流出白曲卜傷（不與管唯按觸）.并在下落中爲(wèi)成獗固過用.與慫浮広相似.落管法能實(shí)現(xiàn)尢器業(yè)凝固.可用來研究II品相的形成動(dòng)力學(xué).過冷金屬熔體的II平衡凝固過程等.2.13以非晶合金為基復(fù)合材料的制備力法”晶介金缺乏和件mm伸率很低（i%）.；r整和改善II煤合性能.以非晶合金為基的復(fù)合材料的醐備成為當(dāng)前11晶合金研究的熱點(diǎn)關(guān)于豐晶合金笑合材斡的制備一般有內(nèi)生復(fù)合和和外

11、加復(fù)合相兩種叫麗非晶合金內(nèi)生復(fù)合相也有兩種不列的制備方法和不同的形成機(jī)理-種為對(duì)塊體II：晶合金進(jìn)行部分晶化處理.在非晶基刪上析出細(xì)小而均勻的初晶析出相：另一種為在熔體冷卻過用中梓胡冷卻條件.制備出在非晶基體上析出細(xì)小的晶體顆他強(qiáng)化林或絞過凍位反戰(zhàn)彤成IF晶介金U介材料外加復(fù)合強(qiáng)化相股也右兩種：種為加入W.WC、SiC等堆強(qiáng)以增強(qiáng)F晶介金的歿度.耐悄雪性能：另-種為介金復(fù)介w線束、憎紇朿零纖惟增強(qiáng)材料.以探索一些EW上的特殊應(yīng)用.在研究II：晶復(fù)合材料過丹中耍待別重視熔體與強(qiáng)化相之間的潤濕性和液/固界由的交互作用.以捉高口介相結(jié)介強(qiáng)度.2.2主要測(cè)試方法2.21熱分析方法熱分析是在程序控制泡度

12、FMft材料物理性質(zhì)與泡度之間關(guān)系的一種技術(shù)伽熱或冷卻過程中.隨著材料結(jié)構(gòu)、相念和化學(xué)性質(zhì)的變化都會(huì)佯有和應(yīng)的物理杵質(zhì)變化.這嶼物丹性質(zhì)包括質(zhì)ft制度.尺寸等.為了測(cè)就這線性質(zhì).開發(fā)出郴應(yīng)的熱分析技術(shù)例如*熱4分Wi(tlwnuopavimetiicaivdyer).崔熱分析技術(shù)(di&ieiihaltlwmialanalyzer)片勺二I揃；,熱技術(shù)(diftrenbalfcamiingcalounieter)j'熱分析左要用FMft和分析材料在溫度變化過程中的物理變化(晶型轉(zhuǎn)變相態(tài)變化以及吸附雪)和化7變化(脫水.分能.薊化以從込凍雪).通過這轉(zhuǎn)變化的研究不僅可以對(duì)材料的結(jié)

13、構(gòu)作出藝定.而且從材料的研究和生產(chǎn)的角度來若.既可為祈材料的研制捉供fj一定參考價(jià)值的熱力7笑救和動(dòng)力7數(shù)據(jù).乂町達(dá)別描廿生產(chǎn)、控制產(chǎn)晶質(zhì)笊的H的.對(duì)塊體晶合金.經(jīng)常使用兩種熱分析方山差熱掃1債熱法(DSC)和差示熱分析広(DTA).DSC和DTAIJJ<1所測(cè)樣品的熔化、結(jié)胡.升華和固態(tài)相變等物珅變化待征和化介物的脫水、分解.氧化和還廉零化學(xué)變化特征.也可-MMl變中炸的變化.D1X的9MHA度襤63比dsc史覽功屮樸珅設(shè)iI的DSC比采用熱流式設(shè)iI的DTAMitW度史攸DTA丄4控度變化的怙況卜'研究村同溫度卜試樣與參比物Z間的i«差對(duì)時(shí)間或溫度關(guān)系的方法所再結(jié)果

14、是以at度差為縱塑標(biāo)時(shí)間或溫度為橫坐加的差熱分析的線：半試樣發(fā)生任何物理或化于變化時(shí).所*放或吸收的熱1便樣品溫度高于或低F參比物的溫度從而相應(yīng)堆在差熱曲線上御到放熱峰或吸熱牟DTA曲線可以反映材料施溫度升鬲而產(chǎn)生的玻0化轉(zhuǎn)變、譏也如瓠氧化和分解等過程.檢測(cè)非晶態(tài)的分相最直按的方法是通過電惋來現(xiàn)察它可以宜按觀察待測(cè)樣品的分相形規(guī)在掃描電ftt分析中還可進(jìn)行電子探針分析.這樣還可以探明分相中的俎成.但電鏡分析比牧復(fù)雜.從制樣到分析需耍的周期比較長.DTA則八仃制樣簡巾方便快述的優(yōu)點(diǎn).DSC足4程序控制溫度下測(cè)債輸入劉試樣和參比物的功半蔓號(hào)1MZ間關(guān)系的一種方法使試樣和笑比物處J相同的溫度壞境.以

15、達(dá)劉這個(gè)快件所需的功常作為須峑標(biāo)系統(tǒng)的涅度參數(shù)作為橫邯林DSC的E整倚點(diǎn)是梗用的用比牧宣.分濟(jì)能力和靈敏度髙.在麗定溫度范園內(nèi).除了不能鴻就腐蝕性材料bDSC不僅可話蓋DTA的般功勤麗且還可宜量地測(cè)*力學(xué)數(shù)(如熱焙，和比熱雪).所以在材料應(yīng)用科學(xué)和理倫研究中獲徹廣泛應(yīng)用.II品態(tài)介金的陽化迫度對(duì)應(yīng)于DSCfttt峰值的溫度.IIR的晶化激活能dJDSC曲銭上放熱峰的積分面積"222非晶態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)定佯品樣品的結(jié)構(gòu)上要通過X射線衍射圖測(cè)定.X射線衍射（XRE）足利用X射線在晶體中的衍射現(xiàn)線來分析材料的晶體結(jié)構(gòu)晶格常數(shù)晶體缺陷（位«1）等不同含債及內(nèi)應(yīng)力的方法.利用X射拔研究品&q

16、uot;恂中的各類主整是H過x射線（晶體中所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)線進(jìn)行的其m射強(qiáng)度及h分布劉應(yīng)樣品物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息這種方法是建立在一定晶體結(jié)構(gòu)模翌慕礎(chǔ)匕的間接方法即根據(jù)與晶體樣品產(chǎn)生衍射后的X射線佶廿的轉(zhuǎn)號(hào)Z分析iltt樣品的齡體結(jié)構(gòu)于品格常數(shù)可以達(dá)到很高的輔度.每種晶體所產(chǎn)生的衍射花樣都反映出晶體內(nèi)部的麻子分布規(guī)悼佯晶恣結(jié)構(gòu)長程無序.伯在兒個(gè)原子間跑的范圍存在超程序.因此非品態(tài)和晶去物質(zhì)的X射線前射不一樣非晶態(tài)結(jié)構(gòu)木存在明顯尖悅的衍射峰.一股只有哎兩個(gè)沒軸峰e(cuò)x射拔入射方向和衍射方向何的夾角即"宣度很人）面11除了第-個(gè)峰強(qiáng)度牧高外另個(gè)峰較弱且史加彌敬面晶態(tài)合金則衣冊(cè)為忻射曲線上強(qiáng)度各不相同

17、的明悅的衍射峰“叫rnsAuguQMrnsAuguQM20406080100120TmoTheta(degrees)圖21塊體合金NzTigCuzNiMHBea的X謝線衍射圖"Fig2-1X-raydiffractwiipattrnof2i-4IJTiCu;.3NiI(IJ1Be23,Ji超聲測(cè)莖方法及基本原理超聲測(cè)ift方法右研究材料的力學(xué).熱學(xué)爹數(shù)和相變竽方血足種很有用的測(cè)at方法V：別m學(xué)性ttttM時(shí)是一種無樹"鑫測(cè)債方法常用馱沖回發(fā)法（peo）d:uGd2udi2pdx1聲在塊體非晶合金中的橫液和縱渡速率.進(jìn)而可以計(jì)口出系列力學(xué)和熱學(xué)參數(shù)塊體非晶合金的密度則利用舛基米徳原理測(cè)債與品體不同.IF晶態(tài)介金可以看作是孑向同性的固體1*1此測(cè)債方法更簡化.超聲波啟種機(jī)械波.也抱一種彈性渡它在均勻的、鉛向同性的固體中傳播的一推波動(dòng)方6!可義示為：(2-1)(2-2)式中p為樣品密度“為彈性位移.Z為縱變樓此G為切變ffifte解I：面的方mi并利用彈性波的色散關(guān)系可以得如(2-3)(2-4)式中枷為縱波聲速.%為橫渡聲速.根據(jù)所測(cè)猜的橫波和縱波速度可以計(jì)口紂到樣品的彈性模債(包括艮G和亦G=p<(2-5)B=XKv,2-iv；)v；-2v；(2-6)(2-7)(2$)式中.E為楊氏Rft.G為切變模肚.為體丼性模fit，衣示拆松比.非晶合金的儲(chǔ)拜溫度