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Cu-Zr-Ti系Cu基块体非晶合金的形成和成分优化
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O414.1[理学—理论物理;理学—物理] TG139.8[金属学及工艺—合金;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学三束材料改性国家重点实验室及原材料特种制备技术实验室、材料工程系,大连116024, [2]香港城市大学物理及材料系,九龙香港, [3]中国科学院国际材料物理中心,沈阳110016
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50271012和50401020)资助的课题.
中文摘要:

利用与团簇相关的变电子浓度判据研究了过渡金属Cu-Zr-Ti系中Cu基块体非晶合金的形成区域和成分特征.据此判据在Cu-Zr-Ti系相图中确定出三条特殊的成分线,(Cu9/13Zr4/13)100-xTix,(Cu0.618Zr0.382)100-xTix和(Cu0.56Zr0.44)100-xTix,其中,Cu9Zr4,Cu61.8Zr38.2和Cu44为Cu-Zr二元相图中特殊的团簇结构成分.在这三条线上设计合金成分,并利用铜模吸铸法制备直径为3mm合金棒.X射线衍射和透射电子显微分析表明:沿这三条成分线分别在Ti含量为x=7.5%-15%,x=7.5%-12.5%和z=5%-12%的成分区间内形成了块体非晶.热分析实验进一步表明这些块体非晶合金均具有较高的热力学参数Tg,Tx,Tg/Tl,和r值,且每个系列非晶合金的Tg,Tx,Tg/Tl,和r值均随合金中Ti含量增加而单调下降.其中,(Cu9/13Zr4/13)100-xTix系列中Cu64Zr28.5Ti7.5非晶合金具有最高的热力学参数值,最高的硬度以及最大的晶化激活能,其值为Tg=736K,t=769K,Tg/Tl=0.627,r=0.403,Hv=6.74GPa,△E=3.88eV;皆优于已报道的参考成分Cu60Zr30Ti10.

英文摘要:

The present paper investigates the formation and composition characteristics of Cu-based bulk metallic glasses (BMGs) in the inter-transition metal system Cu-Zr-Ti by using an " e/a-variant criterion" which is relevant to clusters. Three such composition lines, ( Cu9/13 Zr4/13 )100- x Tix, ( Cu0.618 Zr0.382 )100- x Ti, and ( Cu0.56 Zr0.44 )100- x Tix, are defined in the Cu-Zr-Ti system. Among them, CugZr4 , Cu61.8Zr38.2 and Cu56Zr44 are specific Cu-Zr binary cluster compositions. Alloy compositions are designed along these three composition lines, and alloy rods with diameter of 3mm are prepared by copper mould casting. X-ray and TEM analysis show that BMGs are formed within Ti content range of x = 7.5%-15%, x = 7.5%-12.5% and x = 5%-12% respectively along these three lines. Thermal analysis results further indicate that these BMGs have higher thermodynamic Tg, Tx, Tg/Tl and r values, and these values of BMGs on every composition line decrease with increasing Ti content. The optimum BMG composition in this system is Cu64Zr28.5Ti7.5 on the (Cu9/13 Zr4/13 )100-x Tix series, which also has the highest hardness and activation energy of crystallization. The characteristic parameters of this BMG are Tg = 736K, Tx = 769K, Tg/Tl = 0.627,r = 0.403, Hv = 6.74GPa and AE = 3.88 eV, which are all superior to those of the reported BMG Cu60Zr30Ti10.

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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