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题名	Ti-Ni-M(M=Al,Sn,Si)三元合金的玻璃形成能力
作者	吕宝臣
学位类别	博士
答辩日期	2008-11-27
授予单位	中国科学院金属研究所
授予地点	金属研究所
导师	杨锐
关键词	非晶态合金 金属玻璃 钛 共晶反应 原子团簇
其他题名	Glass Formability of Ti-Ni-M(M=Al,Sn,Si) Ternary Alloys
学位专业	材料物理与化学
中文摘要	钛基金属玻璃因具有高比强度、高弹性极限、耐腐蚀性等优异性能而为人们所关注。发展具有高玻璃形成能力、可通过熔体铸造获得大尺寸的钛基金属玻璃具有重要意义。大多数可形成块体金属玻璃的合金都可简化为伪二元或者伪三元体系，具有一定玻璃形成能力的二元和三元合金是发展高玻璃形成能力的重要基础。 本文工作研究了拓扑学和化学因素对Ti−Ni−M （M = Al，Sn，Si） 三元合金玻璃形成能力的影响以及与共晶反应之间的关系。另外，提出了预测高溶质浓度合金易于形成金属玻璃成分的原子堆垛模型，并且进行了成分预测。主要结论如下： （一）系统地研究了TiNiAl三元合金的玻璃形成能力对成分变化的依赖性。确定出玻璃形成能力最佳的合金为Ti54Ni32Al14，获得完全非晶态条带的临界厚度约为90 m。相对于二元TiNi合金，Al的加入并未显著地提高合金的GFA, 这归因于Ti和Al原子间相对较小的尺寸差异。玻璃形成能力最佳的Ti54Ni32Al14合金主要经历了单变伪二元共晶反应[LTi(Al)2Ni+-Ti(Al)]。 （二）对于TiNiSn三元系，在组元之间原子尺寸比和有效堆垛的原则下，运用ECP和MECP模型对易于形成金属玻璃的成分进行了预测。结果表明，玻璃形成能力最佳的合金为Ti56Ni38Sn6，获得完全非晶态条带的厚度约为100 m。该合金与伪二元共晶反应[LTiNi+Ti3Sn]相关联。与富Ti的TiNi二元合金相比较，TiNiSn三元合金的玻璃形成能力有所提高；竞争晶体相的改变可能是玻璃形成能力未能大幅度提高的原因。 （三）在TiNiSi三元系中由TiNi, Ti5Si3和Ti2Ni三个晶体相所围成的成分区域，玻璃形成能力最佳的合金为Ti57Ni35Si8，获得完全非晶态条带的临界厚度约为200 m。相对于TiNiAl和TiNiSn三元合金而言，TiNiSi合金具有相对较高的玻璃形成能力，这归因于组元之间的化学交互作用和原子尺寸差适当分布的协同作用。玻璃形成能力最佳的合金主要与三元不变共晶反应（LTi5Si3+TiNi+Ti2Ni）相关联。 （四）鉴于在高溶质浓度（> 30 at.%）的金属玻璃中同类原子对的存在是不可避免的情况，提出短程有序可采用 “准化学”模型提供的模式，中程有序可采用ECP模型中符合有序要求的模式。其中，原子的堆垛以化学与拓扑学上相互协同的方式进行。由此计算出的ZrCu等20个二元系中形成金属玻璃的成分，计算结果与由实验确定的玻璃形成能力最佳的成分结果相吻合。对于高溶质浓度多组元合金系采用体积等效的近似处理，由本模型计算出的43个成分与由实验确定的玻璃形成力最佳成分结果也相吻合。 关键词：非晶态合金；金属玻璃；钛；共晶反应；原子团簇。
语种	中文
公开日期	2012-04-10
页码	149
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16927]
专题	金属研究所_中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	吕宝臣. Ti-Ni-M(M=Al,Sn,Si)三元合金的玻璃形成能力[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008.

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