锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为

非晶合金及其复合材料受热时容易发生晶化转变,这显著影响其力学性能。因此需要对非晶合金及其复合材料晶化动力学行为进行研究,明确材料应用环境,并对材料应用过程中的组织状态进行定量分析,这对材料工程应用具有重要意义。本文采用差示扫描量热法研究(Zr_(40.08)Ti_(13.30)Cu_(11.84)Ni_(10.07)Be_(24.71))_(99)Nb_(1)非晶合金及W/(Zr_(40.08)Ti_(13.30)Cu_(11.84)Ni_(10.07)Be_(24.71))_(99)Nb_(1),非晶复合材料的非等温晶化动力学行为。结果显示,随着加热速率的增大,锆基非晶合金及其复合材料的T_(g)、T_(x1)、T_(p1)、T_(x2)和T_(p2)均向高温方向移动、过冷液相区△T不断加宽,二者的晶化转变和玻璃化转变均具有明显的动力学效应。分别采用Kissinger方程和Ozawa方程计算锆基非晶合金及其复合材料的激活能,两种方法计算的激活能数值的变化规律一致,但Ozawa方程计算的激活能数值更大。通过对比锆基非晶合金及其复合材料的激活能数值,可以得出非晶复合材料的抗晶化能力更高、热稳定性更强,并且根据Avrami指数n(x)可以得出非晶合金及其复合材料的晶化过程均由三维扩散长大模式进行。

Mg-Cu-Y非晶态合金的晶化动力学研究

通过差热分析仪（DTA）研究了非晶态合金Mg65Cu25Y10的晶化动力学过程，根据Kissinger峰移法和Arrhenius方程计算了其晶化激活能，发现等温晶化动力学在晶化体积转变分数x为0．15～0．85范围内符合J-M-A方程，493K下的平均Avrami指数n大于3，而在553K和623K下的Avrami指数n约为2。运用阶段Avrami指数和阶段激活能，研究了等温晶化过程中不同阶段的形核和长大过程。

块体Pd_(77.5)Cu_6Si_(16.5)非晶合金的晶化动力学研究

应用变温条件下的JMA方程和Kissinger方程研究块体Pd77.5Cu6 Si1 6 .5非晶合金的晶化动力学行为。计算了其玻璃转变温度Tg,晶化起始温度Tx,晶化峰值温度Tp1 的激活能E ,频率因子和Avrami指数等晶化动力学参数。并将这些参数与非晶条带的相应参数做对比 ,发现一些描述晶化过程的参量发生了变化。实验结果表明 ,块体非晶合金的原子活动性小于传统非晶条带 。

Nb对非晶态Fe-Co-Nd-B合金的晶化动力学的影响

在Fe-Co-Nd-B非晶合金中添加4%的Nb(原子分数)可延迟其晶化过程,提高晶化温度,并使其热稳定性显著提高.Nb抑制Fe_3B晶化相的形核,但促进Fe_(23)B_6相的形核及长大.Nb可使晶化相的平均晶粒尺寸从30—60 nm减至14—20 nm.Nb使由初始晶化温度计算的晶化激活能明显降低.Fe-Co-Nd-B合金中,α-Fe(Co),Fe_3B和Nd_2(Fe,Co)_(14)B晶化相的形核过程要难于长大过程,而加Nb后α-Fe(Co),Fe_(23)B_6和Nd_2(Fe,Co)_(14)B晶化相的长大过程要难于形核过程,但Nb基本未改变晶化相的形核及长大机制.非晶合金的晶化主要是一维界面控制的形核以及形核率随时间减小的三维长大过程.

非晶软磁合金CO_65Fe_4Ni_2Si_15B_14的纳米晶化动力学研究

采用差示扫描量热分析(DSC)和X射线衍射技术(XRD)研究了非晶态合金Co_(65)Fe_4Ni_2Si_(15)B_(14)的非等温晶化动力学。结果表明,初始晶化的晶化峰值温度T_p与升温速率β呈线性关系:T_p=11.49lnβ+795.43。采用Kissinger和Doylle-Ozawa方法计算了表观晶化激活能E_a,分别为471.68kJ/mol和461.50kJ/mol。进一步研究发现,该非晶合金的晶化为多阶段的连续形核直至饱和的过程;当进入稳定晶化阶段时,剩余非晶的局域晶化激活能逐渐下降,非晶基体的热稳定性降低,这是由B原子的高温扩散导致的。同时,局域Avrami指数n(α)也反映了不同晶化阶段的形核长大机制。

Y_(41)Sc_(15)Al_(24)Co_(20)大块非晶合金的制备及其晶化动力学行为

利用铜模吸铸法制备直径为5 mm的Y41Sc15Al24Co20大块非晶合金,采用连续加热和等温加热方法对其晶化动力学行为进行研究。利用Kissinger方程得出该合金的晶化激活能为3.02 eV。用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程描述合金的等温晶化过程,在不同等温温度下计算得出Avrami指数大于3.0,合金的主要晶化过程为三维形核长大过程。在Arrhenius方程的基础上,得到合金的区域Avrami指数和阶段晶化激活能随晶化体积分数变化的关系曲线。

Mg-Zn-Ca-Ti非晶合金的非等温晶化动力学

采用机械合金化的方法制备Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行检测;结合差示扫描量热分析方法(DSC),对试样在不同升温速率下的非等温晶化进行研究。结果表明:Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7基本形成非晶;随着加热速率的增加,合金结晶峰均向更高温度的方向移动;用Kissinger、Ozawa和Augis-Bennett方法分别计算出Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的表观激活能Eα,发现Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在250kJ·mol^(-1)~270kJ·mol^(-1)范围内,Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在180kJ·mol^(-1)~200kJ·mol^(-1)范围内;Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n在不同升温速率下均在1左右;Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n随着升温速率的增加,由2.7减小到1.9。

Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的非等温和等温晶化动力学研究

对制备的Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的等温与非等温晶化动力学通过差式扫描量热法(DSC)进行了研究,根据Kisinger方程计算出Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金在非等温条件下的激活能Eg,Ex,Ep1和Ep2,分别为409.70kJ/mol(±60.07kJ/mol),335.53kJ/mol(±39.94kJ/mol),323.95kJ/mol(±15.21kJ/mol)和187.75kJ/mol(±13.27kJ/mol).在718K,723K,728K和733K等温条件下得到的晶化体积分数与时间的关系曲线呈'S'型,表明晶化过程为典型的形核长大型转变.Avrami指数n的范围为3≤n≤4,表明晶化过程由界面控制的二维长大转变为界面控制的三维长大,形核率随时间逐渐降低至稳定,等温晶化过程得到的激活能平均值434.81kJ/mol,高于非等温晶化过程的有效激活能.

用差示扫描量热法研究Mg65Cu25Gd10块体非晶合金的晶化动力学

通过铜模吸铸法得到Mg65Cu25Gd10块体非晶舍金，用差示扫描量热仪（DSC）研究其晶化动力学和玻璃转变行为，玻璃转变温度Tg，晶化起始温度Tx，晶化峰值温度Tp都与加热速率有关，通过Kissinger方程可以得到表面激活能，发现晶化初始激活能Ex小于峰值激活能Ep，表明形核过程比生长过程容易，讨论了此非晶舍金的玻璃形成能力，根据JMA方程非等温模型研究了晶化动力学，Avrami参数表明在不同温度下的晶化机制是不同的．

Nd_9Fe_(85.5-x)Co_xB_(5.5)快淬薄带晶化动力学研究

采用真空再充Ar保护的DSC 测量了Nd9Fe85.5-xCoxB5.5（x =3%,5%（原子分数））非晶薄带的升温曲线,计算了两种非晶薄带的晶化激活能E、频率因子Z、反应速率常数K 、Avrami指数n.实验证实了Co从3%（原子分数）增大到5%（原子分数）时晶化过程从一步改变为两步晶化;计算结果表明晶化起始温度Tx 及晶化峰值温度Tp 的晶化激活能、晶化反应速率常数均随Co的增加而增大,其主要原因是增大的频率因子起了关键作用;分析计算结果认为Nd9Fe82.5Co3B5.5在升温速度10K/min时局域Avrami指数n 随着晶化体积分数x 的增加先急剧降低而后缓慢降低、90%之后又有所升高,表明晶化形核在x 〈12%以三维形核方式为主,在x 为12%～36%时晶化以二维形核方式为主,之后直到晶化结束以-维形核方式为主.

制备冷速对Fe40Ni40P14B6非晶态合金晶化动力学的影响

通过J-quenching和melt-spinning技术制备Fe40Ni40P14B6块体非晶态合金和非晶薄带样品。利用差示扫描量热法对这两个不同制备冷速下获得的非晶态合金样品的热力学行为以及晶化过程的非等温晶化动力学行为进行研究。结果表明：两种样品的玻璃转变温度和初始晶化温度没有明显的差别,但非晶薄带总的晶化放热焓要大于块体非晶态合金的。随着制备冷速的降低,样品的表观激活能增加,两种制备技术获得的非晶态合金的局域Avrami指数（n）大部分处于1.5～2.5之间,表明晶化机制为受扩散控制的共晶型长大,且小尺寸晶粒长大的同时还伴有形核,形核率随时间减小。样品的n指数同样随着制备冷速的降低而减小,低制备冷速下获得的样品具有较高程度的短程有序。

热历史对MgO—CaO—Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶动力学的影响

本文利用试剂石英粉、A120，粉、石灰石、碱式碳酸镁、sb20，配料，熔制温度为1500％，保温2h，在不同的冷却和热处理制度（水淬、空气中自然冷却、650℃下保温10h、700℃下保温10h、750℃下保温10h）下，每组分各制得四个样，以研究热历史对微晶玻璃析晶动力的影响。利用差热分析仪，测出在不同的冷却制度下基础玻璃的析晶放热峰，通过图解与计算，得出它们的析晶活化能和晶化指数，通过比较，探求理论上的析晶活化能与分相、析晶过程的相互联系；并用扫描电镜观察了各基础玻璃的分相与析晶的情况。所做的试验中组分（Si0250％，A120，10％，Ca015％，MgO25％，Sb20，1％）得到的基础玻璃在经过750％保温10h的热处理下分相最明显，析晶最容易。经过分析得出：玻璃的析晶活化能越低，析晶指数就越高，分相越明显，更容易析晶。

块体非晶合金Gd_(36)La_(20)Al_(24)Co_(20)晶化行为的研究

为深入理解非晶合金的晶化行为,有效控制合金的微观结构和性能,本文利用铜模铸造法制备了Gd36La20Al24Co20块体非晶合金,通过X射线衍射和差示扫描量热法对该非晶合金的热稳定性和晶化行为进行了研究.结果表明:Gd36La20Al24Co20块体非晶合金的晶化激活能为282.5 kJ/mol;与轻稀土基非晶合金相比,具有较高的热稳定性.利用J-M-A方程对其等温晶化动力学进行了分析,该合金平均Avrami指数为2.78～3.3.区域Avrami指数n(x)分析表明,晶化初期n(x)趋于2,表明晶化开始是由一维扩散控制的;晶化中期阶段,n(x)由2.5变化到3.5,在此过程中,当2.5<n<3时,新相长大,形核率增加,当3<n<3.5时,新相继续长大,形核率降低;晶化末期,n(x)趋于4,表明晶化过程是形核速率恒定和长大速率恒定的过程.

W,Nb对Fe76.5Cu1Si13.5B9非晶合金晶化行为的影响

用热分析法结合ＸＲＤ、ＴＥＭ研究了添加元素Ｗ、Ｎｂ对Ｆｅ７６．５Ｃｕ１Ｓｉ１３．５Ｂ９非晶合金晶化行为的影响。结果表明，Ｗ或Ｎｂ的加入都降低了Ｆｅ－Ｃｕ－Ｓｉ－Ｂ非晶合金反应的Ａｖｒａｍｉ指数ｎ；并且添加元素Ｎｂ更有利于该合金获得较小的ａ－Ｆｅ（Ｓｉ）晶粒。

Zn38Mg12Ca32Yb18大块金属玻璃的晶化动力学行为（英文）

采用差示扫描量热分析仪,研究了Zn38Mg12Ca32Yb18大块金属玻璃的在等时和等温状态下的晶化动力学行为。在等时条件下,不同的理论模型来分析特征温度的名义激活能。结果表明,采用Kissinger模型,Flynn-Wall-Ozawa模型和Augis-Bennett模型计算的名义激活能相互吻合。再者,采用Johnson-Mehl-Avrami模型分析了等温过程中晶化转变动力学机。Avrami指数n的分布区间介于3.25到4.12。分析发现,在等温晶化过程中采用Arrhenius方程计算得到的激活能比在等时晶化过中采用Kissinger方程的激活能要大,这可能是由于等温退火过程中能垒比等时晶化过程中的要高所引起的。

Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(6)P_(7)Cu_(1)合金的非等温晶化动力学

采用单辊旋淬法制备了Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(6)P_(7)Cu_(1)带材,并研究了其晶化行为和机理。结果表明Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(6)-P_(7)Cu_(1)合金的晶化过程分为2个阶段,第1个阶段为α-Fe(Ga,Ge)相的析出,第2个阶段为Fe(B,P)硬磁相的析出。在非等温加热的情况下,初始表观激活能大于晶化表观激活能。根据Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)方程得出,对于非完全非晶结构的合金,其晶化过程为预先存在的晶核或团簇不断长大,同时伴随着新的晶核不断析出且形核率不断下降。此外,快速升温的退火工艺更适合形成均匀弥散的纳米晶组织。通过实验验证,退火时升温速率为100 K/min的合金软磁性能优于升温速率为10和50 K/min的合金,其最优起始磁导率为2.86×10^(-2) H/m,矫顽力为1.77 A/m。

130：84710v 低熔融PbO-ZnO-P2O5玻璃体的晶化动力学

制备了低熔融点、耐水性、玻璃化温度≈338℃的40P2O5—50PbO-10ZnO玻璃。用差热分析(DTA)，X-射线衍射，付里叶交换红外线吸收光谱技术进行了定性和定量分析，并对玻璃体中的(Pb5/6Zn1/6)3P4O13的结晶过程进行了测试。在Johnson-Mehl--Avrami模型的基础上，研究了结晶动力学。结果发现，表面晶核形成(其形态指数≌1)是主要的模式。

块体非晶合金(La_(0.6)Ce_(0.4))_(65)Al_(10)Cu_(25)晶化行为的研究

利用铜模铸造法制备(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25块体非晶合金,通过X射线衍射和差示扫描量热法对该非晶合金的热稳定性和晶化行为进行研究。利用J-M-A方程对其等温晶化动力学进行分析,该合金平均Avrami指数在2.39～3.38之间。区域Avrami指数n(x)分析表明,晶化初期n(x)趋于3;晶化中期阶段,n(x)由2.5变化到3.5,在此过程中,当2.5<n<3时,新相长大,形核率增加,当3<n<3.5时,新相继续长大,形核率降低;晶化末期,n(x)趋于4,表明晶化过程是形核速率恒定和长大速率恒定的过程。

电阻测试法研究Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金的晶化过程

用四探针电阻测量法研究Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金的等温晶化行为。该非晶合金的晶化过程只包括一个晶化阶段。在晶化过程中,随着等温温度的升高,孕育期会减小,且完成晶化所需的时间变短,726,731和736 K时的孕育期分别为1120,935和335 s,完成晶化的时间分别为3500,2620和1500 s。通过电阻随等温时间的变化曲线可以得到某一时刻的晶化体积分数X(t),不同温度下晶化体积分数随等温时间的变化曲线均呈典型的"S"型。等温晶化动力学行为符合Johnson-Mehl-Avrami模型。在726,731和736 K等温时,Avrami指数分别为2.5,1.5和1.7,均在1.5和2.5之间,表明晶化过程是形核速率减小的长大过程。随着等温时间的增加,起初局域Avrami指数几乎不变,当等温时间增加到一定程度时,局域Avrami指数开始逐渐减小。随着等温温度的升高,局域Avrami指数降低的越明显。

Isochronal and isothermal crystallization in Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10) bulk metallic glass

Non-isothermal crystallization transformation kinetics and isothermal crystallization kinetics in super-cooled liquid region（SLR） in Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glasses were studied by differential scanning calorimetry（DSC） and X-ray diffraction（XRD）.In isochronal mode,the average values of activation energy in Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glass determined by different models（Kissinger method,Flynn-Wall-Ozawa method and Augis-Bennett method） are in good agreement with each other.In addition,the isothermal transformation kinetics in Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glasses was described by the Johnson-Mehl-Avrami（JMA） model.For Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glass,the Avrami exponent n ranges from 2.2 to 2.9,indicating that crystallization mechanism in the bulk metallic glass was mainly diffusion-controlled;crystal growth is controlled by long range ordering diffusion in three-dimensional growth during isothermal crystallization process.The average value of activation energy in Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glass is 469 kJ/mol in isothermal transformation process.