用Kissinger方法测定非晶材料晶化激活能时应注意的问题

应用 Kissinger方法测定非晶材料晶化激活能时应确保所选温度对应的晶化分数相差不大 ,否则将会引入较大误差。以 Ni Ti非晶薄膜为例对此作了讨论。

温度对Cu_(50)Zr_(50)非晶合金晶化激活能和热稳定性影响

通过拟合计算和退火的方法研究了熔体温度对Cu50Zr50非晶的晶化激活能和热稳定性的影响。结果表明,熔体温度越高,非晶晶化激活能越高,非晶形核所需要克服的能量势垒越大,原子的移动能力越低,非晶越不易形核晶化,非晶的热稳定性越好。

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的变温晶化行为

利用示差扫描量热仪(DSC)研究了Zr47Cu44Al9大块非晶合金在连续升温过程中的的变温晶化行为。利用Kissinger方法计算其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算其局域激活能。结果表明,Zr47Cu44Al9大块非晶合金具有良好的热稳定性。利用Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能Eg为390.2kJ/mol、晶化激活能Ex为325.1kJ/mol、晶化峰值的激活能Ep为299.5kJ/mol。随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动,其晶化峰值温度所对应的晶化体积分数减小。局域激活能随着非晶晶化体积分数的增加而逐渐减小。

水雾化制备Fe-Si-B-C非晶软磁粉末及其晶化过程的研究

采用水雾化方法制备了Fe-Si-B-C四元非晶合金粉末。研究了粉末的粒度分布、相结构、微观形貌、热稳定性以及基本软磁性能,并通过Kissinger峰移法计算了其晶化时所需的激活能。结果表明,通过水雾化方法制备的Fe-Si-B-C四元软磁粉末的粒度分布合理;粒径小于38μm的粉末为完全非晶结构,且粉末表面光滑,内部成分均匀;非晶粉末的初始结晶温度为542.15℃,且升温过程中存在2个晶化放热峰;2个晶化反应对应的晶化激活能分别为463.92 k J/mol和910.21 k J/mol;粉末的饱和磁感应强度和矫顽力分别为1.08 T和111.4 A/m。

铒对Al-Ni-Y非晶合金微观结构及晶化行为的影响

采用单辊旋淬法制备了Al88Ni4Y8-xErx(x=0,2)非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、小角X射线散射(SAXS)等测试手段研究了Er元素的添加对Al-Ni-Y系非晶合金微观结构和非晶形成能力的影响。结果表明:Er元素的添加使合金内部的微观颗粒结构的尺寸增大,导致原子扩散困难,阻碍了原子间的进一步成核与长大,延迟了非晶的晶化动力学行为,从而提高了该合金体系非晶形成能力和热稳定性。

镍基块状非晶合金的晶化动力学行为

利用铜模铸造方法制备了Ni45Ti23Zr15Si5Pd12块状非晶合金,采用扫描差热分析(DSC)和X射线衔射(XRD) 对该块状非晶合金的晶化动力学行为进行了研究.结果表明: Ni45Ti23Zr15Si5Pd12块状非晶样品的晶化过程为多阶段晶化, 主要晶化过程的Avrami指数大于3.0,为三维形核长大过程;随着晶化体积分数的增加,剩余非晶的晶化激活能增大,合金热稳 定性增加;原子尺寸差异以及各原子间大的负混合焓是合金具有高的热稳定性的主要原因.

快淬Nd-Fe-B非晶厚带的晶化过程和非等温晶化动力学

利用熔体快淬法在12 m/s的辊速下制备了Nd_6Fe_(72)B_(22)和Nd_6Fe_(68)Ti_4B_(17)C_5非晶厚带.通过DSC和XRD,并借助Kempen模型和Kissinger方程,研究了合金的非晶晶化过程及非等温晶化动力学.结果表明,两种合金厚带具有不同的晶化过程以及晶化动力学机制.Nd_6Fe_(72)B_(22)合金的晶化过程分为三步完成:非晶相(AP)→Nd_2Fe_(23)B_3→Nd_2Fe_(14)B+α-Fe+ Fe_3B→Nd_2Fe_(14)B+α-Fe+Fe_3B+NdFe_4B_4,而Nd_6Fe_(68)Ti_4B_(17)C_5合金一步完成晶化:AP→Nd_2(Fe,Ti)_(14)(B,C)+α-Fe+Fe_3B.与Nd_6Fe_(72)B_(22)合金由界面控制的多晶型晶化不同,Nd_6Fe_(68)Ti_4B_(17)C_5合金以扩散控制的共晶型晶化为主.

(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(78)Si_(10)B_(12)非晶合金非等温晶化动力学效应

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出了(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金带材。X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶。用DiamondTG/DTA差热分析仪在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的热稳定性参数Tg,Txi,Tpi并分析其晶化行为,加热速度分别为10K/min,20K/min,30K/min,40K/min。(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金的Tg,Txi,Tpi均随加热速率的增加而增加,说明其玻璃转变和晶化行为均有动力学效应。分别用Kissinger法和Ozawa法计算该非晶合金的晶化激活能,2种方法的计算结果是一致的。对试样在通高纯氩气保护下,进行等温(695K,715K,745K,765K,保温60min)退火处理,利用XRD分析了非晶合金等温晶化时相转变及组织转变。合金在715K和745K温度退火时,在非晶基体上析出了单一的γ-(Fe,Ni)固溶体,平均晶粒尺寸分别约为10.3nm和18.5nm,765K退火处理后的结晶相为γ-(Fe,Ni),Fe2Si,Ni2Si和Fe3B,平均晶粒尺寸约29.6nm。

Mg_(65)Cu_(15)Ag_(10)Y_(10)非晶合金的晶化动力学

采用DSC方法研究了Mg65Cu15Ag10Y10非晶态合金的晶化动力学。结果表明,在连续加热条件下,随升温速度的加快,特征温度Tg,Tx,Tp均向高温区移动,其过冷液相区的宽度也逐渐增加。利用Kissinger法得出合金的晶化激活能为134.8 kJ.mol-1;用Johnson-Mehl-Avra-mi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的Avrami指数相差不大,大约为2.7,不同等温温度下,合金的主要晶化过程是三维晶粒长大过程。在Arrhenius方程的基础上,得出合金的晶化激活能为206.3 kJ.mol-1,并得到合金的阶段晶化激活能随晶化体积分数变化的关系曲线。

Zr_(57)Nb_5Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)大块非晶合金的晶化动力学及显微硬度

采用铜模铸造法制备直径 10 mm的圆柱状 Zr57Nb5Cu1 5.4Ni1 2 .6 Al1 0 大块非晶合金 ,并用 X射线衍射 ( XRD)证明其为完全非晶态。应用示差扫描量热 ( DSC)分析方法测定该合金的玻璃转变的热学参量并分析其晶化过程。利用Kissinger法和 Ozawa法计算了大块非晶合金表观晶化激活能。同时研究了退火温度对非晶合金显微硬度的影响。

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.

Co基非晶合金薄带的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了Co基非晶合金的晶化动力学.结果显示:随着升温速率的增加,特征温度Tg,Tx,Tp向高温区移动,且玻璃转变逐渐明显,过冷液相区逐渐加宽,表明该系列合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.用Kissinger方程计算了合金系的玻璃转变和晶化的表观激活能,发现与常规Co基非晶合金相比,具有强玻璃形成能力的Co基非晶合金的晶化激活能明显增大,由此说明该类非晶合金具有更高的非晶稳定性.

Co_(77.5)Si_(13.5)B_9非晶合金的制备与非等温晶化动力学效应

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出了Co77.5Si13.5B9非晶合金带材。X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析表明样品为完全非晶。用差热分析仪测量了非晶薄带的热稳定性参数Tg,Txi,Tpi,加热速度分别为5,10,15,35,55,75,95 K.min-1。分析了合金的非等温晶化动力学行为,计算了两个析晶峰的晶化表观激活能。研究发现:不同升温速率的DTA曲线表明非晶合金的晶化过程为两步晶化,在连续加热条件下,随升温速率的加快,Co77.5Si13.5B9非晶合金的特征温度Tg,Txi,Tpi均向高温区移动,说明其玻璃转变和晶化行为均有动力学效应。当分别采用晶化开始温度和两个峰值温度时,所得非晶合金的激活能并不是一稳定值。Ozawa方法计算出的激活能值与Kissinger法计算出的结果是一致的。非晶态Co77.5Si13.5B9合金的晶化百分比与退火温度和退火时间的关系曲线均呈S型曲线,随加热速度的增加,非晶合金的晶化百分比与温度的关系曲线向高温处移动,晶化百分比与时间的关系曲线则向时间缩短的方向移动。

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。

Fe_（73．5）Cu_1Mo_3Si_（13．5）B_9非晶合金的晶化动力学

用０ＴＡ，结合ＸＲＤ，ＴＥＭ研究了Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｍｏ３Ｓｉ１３．５Ｂ９软磁非晶合金的晶化动力学结果表明，该合金在４７８℃时析出α－Ｆｅ相．晶化初期激活能最小（１４８ＫＪ．ｍｏｌ－１），它随晶化量的增加而增大，在Ｘ＿ｃ为５０一７８％时，呈极大值（５１０ｋＪ．ｍｏｌ－１）随退火温度的升高，α－Ｆｅ相的数目增多，但尺寸基本不变，为１４—１６ｕｍ．

(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(70)Zr_8Si_(10)B_(12)非晶合金非等温晶化行为研究

采用旋铸急冷工艺在真空条件下制备出(Ni0.75Fe0.25)70Zr8Si10B12合金条带。经X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶。用DiamondTG/DTA差热分析仪在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的热稳定性参数玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Txi、晶化峰值温度Tpi。选用不同的升温速率,即10,20,30,40 K.min-1研究其晶化行为。结果表明,随升温速度的增大,特征温度Tg,Txi,Tpi均向高温区移动,其玻璃转变与晶化行为都与加热速率有关,均具有动力学效应。应用Kissinger法与Ozawa法研究了(Ni0.75Fe0.25)70Zr8Si10B12非晶合金的非等温晶化动力学行为。计算了不同特征温度下的激活能E、频率因子,用Kissinger法和Ozawa法计算的激活能结果是一致的。

非晶态Co-Cu-B纳米合金粉末的非等温晶化动力学性能

用化学还原法制备出Co-Cu-B三元纳米合金粉末.通过X射线衍射(XRD),选区电子衍射(SAED)和非等温差热扫描量热分析(DSC)对所制备的样品进行分析.证实所制备的粉末为非晶纳米合金粉末,粉末组元除了以合金形态存在外,还有一部分以氧化态存在.DSC的分析结果表明,非晶Co-Cu-B纳米合金粉末的晶化是一步发生的,晶化体积分数与加热温度的关系曲线呈典型的S形状.用Kissinger法计算得出其晶化激活能为465.69 kJ/mol.用Suri^nach拟合法得出非等温晶化过程是通过已有晶核的直接长大完成的.

Co基非晶软磁合金的制备与晶化动力学行为研究(英文)

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出Co68.5Fe4Si10B17.5非晶合金带材。XRD分析表明：样品为完全非晶。用Diamond TG／DTA差热分析仪在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的等温晶化动力学曲线。采用JMA方程计算出了合金的晶化动力学参数，在不同的晶化温度下，Avrami指数的值在2．11-2．58之间，晶化激活能臣为113．67kJ／mol。Co68.5Fe4Si10B17.5非晶合金的晶化方式是初晶型（761、791、803K）和共晶型晶化（813K），合金的晶化百分比与退火时间的关系曲线均为S型曲线。

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。

Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)Mo_x(x=1,2,3)非晶合金的晶化动力学研究

采用单辊熔体快淬法在大气环境中制备Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox(x=1,2,3)非晶合金薄带,利用差示扫描量热分析和X射线衍射分析进行非晶合金的晶化动力学研究,计算出Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox(x=1,2,3)非晶薄带的晶化激活能分别为349、262、332 kJ/mol,其Avrami指数分别为1.95、2.14和2.00。结果表明,随着升温速率的提高,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox(x=1,2,3)非晶薄带的起始晶化温度和晶化峰值温度相应升高;以Mo部分替代Nb降低了非晶合金的晶化激活能;-αFe(Si)软磁相具有扩散控制的低维形核和生长的晶化机制,且形核率逐渐减小。