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金属玻璃形成液体的热力学特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ171.719[化学工程—玻璃工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:[1]上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030, [2]北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金(批准号:50125101)资助的课题.
中文摘要:

通过分析规则熔体的热力学模型,计算了典型金属玻璃的熔体混合焓△H^mix和混合熵△S^mix.结合临界冷却速率,归纳出典型金属玻璃形成液体的热力学特性,并提出基于原子尺寸、元素组成以及元素之间混合焓等参数的形成大块金属玻璃的成分判定方法.结果表明,当△H^mix〈-15kJ·mol^-1且△S^mix〉0.6J·K^-1mol^-1时,合金易于形成大块金属玻璃.金属玻璃的临界冷却速率Rc具有明显的尺寸效应,其值与熔体的△S^mix值呈指数关系,可以用Rs=42.24×10^4exp(-13.91△S^mix)+19.66粗略判断.运用该方法成功设计并制备出远离原有Zr基大块金属玻璃形成区域(55at%-65at%Zr)的Zr40Al10Ni15Cu35和四元Fe-B基Fe53Co5Nd12B30大块金属玻璃.

英文摘要:

On the basis of analyzing the thermodynamic model of regular melt, the mixing enthalpy △H^mix and the mixing entropy △S^mix of typical metallic glass melts were calculated. The distribution of △H^mix vs.△S^mix for typical metallic glasses was generalized, and a strategy for pinpointing metallic glass formers has been proposed by combining the critical cooling rate Rc based on the atomic intrinsic characteristics of the alloys including atom size, composition, and mixing enthalpy of binary systems among the components. On the condition of △S^mix greater than 0.6 J·K^-1 mol^-1 and △H less than - 15 kJ· mol^-1 , the alloy tends to form a bulk metallic glass(BMG). It shows that Rc is intimately related with △S^mix, and can be expressed as Rc = 4-2.24 × 10^4 exp( - 13.91 △S^mix) + 19.66. Two new glass formers, Zr40Al10Nil5 Cu35, located far from the glass rosining area of the existing Zr-Al-Ni-Cu BMGs with a content of 55at%-65at% zirconium, and Fe53 Co5Nd12 B30 of quaternary Fe-B-based BMG, were successfully prepared with this approach.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876