一种新的滑动剪切技术测量Al-Cu合金的互扩散系数

液态金属扩散系数是液态金属最重要物理参量之一,也是金属材料设计与工业生产应用的必要参数.本文建立了一种新的测量液态金属互扩散系数的技术——滑动剪切技术,该技术避免了传统长管测量技术中升温过程的影响,能够显著地提高测量互扩散系数的精度.利用该技术测量了1023 K时Al70Cu30-Al90Cu10扩散偶的扩散系数,发现扩散系数在所研究的成分范围内呈现出有规律的成分依赖趋势.该结果为理解扩散的微观机制和其结构依赖关系提供了新的证据.

非晶合金熔体的原子扩散

非晶合金熔体的扩散是描述非晶合金熔体动力学行为的重要参数,不同于一般的金属熔体,非晶合金熔体的扩散行为具有自己独特的性质,如表现出典型的慢扩散和复杂的温度依赖关系等。由于技术、理论上的原因,目前无论是国内还是国际上,对非晶合金熔体扩散的研究尚处于不成熟的阶段。主要介绍了扩散系数的几种比较可行的测量方法,其中包括最近本课题组在传统长管法和切单元法基础上开发的滑动剪切技术,该技术能够有效消除加热阶段的扩散,是熔体扩散系数测量的方法的一项进步。同时,基于前人的测量技术和理论模型,对非晶合金熔体的扩散研究进行了系统的总结和讨论。目前能较好地描述一般熔体原子扩散的模型:Arrhenius关系、VFT方程、Tn关系、Darken公式及S-E关系,在非晶合金熔体中都表现出很大的局限性。尽管MCT理论能预言熔体原子扩散的动力学行为,且得到了实验证实,但是其自身亦存在一些难以克服的问题。

Ce_(80)Cu_(20)合金熔体中原子自扩散与互扩散

扩散系数是描述液态金属动力学性质的关键物理量,也是金属材料设计与成型的必要参数.本文利用滑动剪切技术和中子散射技术分别测量了Ce80Cu20合金熔体互扩散系数和Cu原子的自扩散系数,两种扩散系数随温度的变化在所研究的温度范围均符合经典的Arrhenius关系.互扩散系数激活能与Cu原子自扩散系数激活能非常接近,互扩散系数绝对值大约是Cu自扩散系数的1.5倍.根据吉布斯自由能数据,本文还计算了该合金熔体互扩散的热力学驱动力(即热力学因子).结合计算的热力学因子以及经典的描述自扩散和互扩散关系的Darken方程,本文讨论了Ce80Cu20合金熔体中自扩散系数和互扩散系数之间的关系.