钛在Cu-Hf基大块非晶合金中的作用gydF4y2Ba

金属玻璃是由液态连续冷却形成的非晶合金。gydF4y2Ba直到最近[1]，这种材料只能在通常在10范围内的冷却速率欧洲杯足球竞彩下形成薄部分gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba－10gydF4y2Ba^6gydF4y2BaKsgydF4y2Ba^{－1gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba这种以铁、镍和/或钴为基础的合金已经作为超软磁材料在电力和高频磁芯中建立了许多应用，用于变压器、扼流圈、电感器和其他类似设备[2]。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba在过去的十年里，研究人员对金属玻璃给予了更多的关注，不仅因为它们优越的化学和物理性能，而且因为它们现在可以批量制造。gydF4y2Ba因此，它们被认为是真正实用的工程材料，并开辟了新的应用机会。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba例如，玻璃合金具有更好的耐磨性，可以用来制作磁带[3,4]。gydF4y2Ba广泛的实验研究表明，通过使用抽吸铸件形成这些系统中的许多组合物可以形成玻璃状状态以形成圆柱形或板状锭。gydF4y2Ba全玻璃相的最大截面直径或厚度可达72mm[5]，这取决于组成元素的组合和它们的精确浓度。gydF4y2Ba最近，Inoue等[6，gydF4y2Ba7]报道了铜基合金的非晶形成能力高，抗拉强度超过2000 MPa，材料成本低的大块金属非晶合金。gydF4y2Ba它们出色的机械性能和玻璃成型能力（GFA）使得能够生产精密机械部件，例如高精度齿轮[6]。gydF4y2Ba部分由于对工程应用的兴趣，人们一直在努力识别具有更高强度、弹性模量、硬度和延展性的非晶合金。gydF4y2Ba特别感兴趣的是，基于这种普通金属，如Cu，Al，Co，Fe，Ni，gydF4y2Ba等gydF4y2Ba．gydF4y2BaCu-Hf-Ti合金的非晶相信息以60 at为基础。%铜。gydF4y2Ba本研究的目的是制备Cu-Hf和Cu-Hf- ti的块状非晶棒，并确定这些合金族的临界玻璃直径。gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

标称成分为铜的合金锭gydF4y2Ba_{100 - xgydF4y2Ba}高频gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba(x = 50, 45, 40, 35, 30, 25 at.%)gydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_{45 xgydF4y2Ba}“透明国际”gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba(x = 5、10、15、20、25、30、35和40 at.%)gydF4y2Ba纯度为99.5 at的铜(片)和钛(棒)。%, 99.99。%和99.8gydF4y2Ba在。分别为%。gydF4y2Ba电弧熔化是在含钛高纯氩气气氛中进行的。gydF4y2Ba为了获得良好的化学均匀性，每个钢锭在电弧熔炼机中至少重熔四次。gydF4y2Ba采用熔融纺丝法制备了平均厚度为25 μm、宽度为2 mm的色带样品。gydF4y2Ba采用铜压铸来生产阶梯型材的棒材，其直径从4毫米减为3毫米，再减为2毫米，每个棒材的总长度为50毫米。gydF4y2Ba用x射线衍射(XRD)研究了棒材的相组成。gydF4y2Ba热稳定性，由玻璃化转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)和结晶温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba）通过差示扫描量热法（DSC）以20k / min的加热速率研究。gydF4y2Ba固相线温度(TgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba)和液相线温度(TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba)，用差热分析(DTA)测定，加热速率为20 K/min。gydF4y2Ba热表征采用熔融纺丝带进行。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

所制带状材料的平均厚度为25 μm，宽度均匀。gydF4y2Ba所有的合金带都形成了gydF4y2Ba，gydF4y2Ba除了一个样品，二元合金铜gydF4y2Ba_75gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba被发现是XRD分析的名义完全无定形。gydF4y2Ba它们具有较高的金属光泽，易于弯曲至180度gydF4y2Ba^0gydF4y2Ba没有断裂，因此在高应变下表现出很好的延展性，并显示出完全非晶或几乎完全非晶的厚度。gydF4y2Ba然而,铜gydF4y2Ba_75gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba合金带具有非常差的延展性，并且显示通过XRD分析是结晶的。gydF4y2Ba阶梯棒的直径为2、3和4毫米，长度为50毫米。gydF4y2Ba图1显示了通过抽吸铸造产生的2/3/4mm直径阶梯式杆的照片。gydF4y2Ba采用吸铸法制备的棒材具有良好的金属光泽和较低的加工缺陷发生率。gydF4y2Ba

通过X射线衍射对铜的带状和棒状样品进行了结构分析gydF4y2Ba_{100 - xgydF4y2Ba}高频gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba合金系列gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 25 - 50的总结见表1。gydF4y2Ba所有的杆状体都是结晶的或大部分是结晶的，因为在所有这些痕迹中可以看到几个明显的峰，而没有明显的证据表明存在与玻璃相对应的漫射晕。gydF4y2Ba在每种情况下，带状样品在每种情况下显然是无定形的，除了组合物CugydF4y2Ba_75gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba显示出少量的晶体结构，在~ 43gydF4y2Ba^ogydF4y2Ba2gydF4y2Baθ对应于阶段CugydF4y2Ba_8gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba(111)。gydF4y2Ba图2显示了这种合金系列的熔融纺丝带的DSC曲线和T的值gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba和TgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba被绘制为图3中的HF含量的功能。gydF4y2Ba虽然在30℃没有观察到明显的玻璃化转变。% Hf，含50 at。%到35。% Hf表现出明显的玻璃化转变，其次是结晶前的玻璃化转变区域。% Hf为部分结晶，给出了非晶+结晶结构的DSC曲线。gydF4y2Ba的gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba和gydF4y2BaTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba随着35分钟的HF含量增加而降低。％至45℃。％，尽管HF具有比Cu更高的粘性能量。gydF4y2Ba还可以看出，过冷液体区域由温度区间定义gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba和gydF4y2BaTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba,ΔgydF4y2BaTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba（=gydF4y2BaTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba−gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)，显示了一个相对的缺点gydF4y2Ba恒gydF4y2Ba在35 - 50温度范围内~ 30 K。% Hf，但似乎窄了相当大的50。%高频。gydF4y2BaHf的替代为CugydF4y2Ba在gydF4y2Ba射程25 - 35。% Hf降低了液相线温度，但增加了35℃以上的Hf含量。Hf导致T增加gydF4y2Ba_lgydF4y2Ba．gydF4y2Ba还原玻璃温度(TgydF4y2Ba_rggydF4y2Ba= T.gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/ TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba)作为Hf含量的函数绘制在图4中。gydF4y2BaTgydF4y2Ba_rggydF4y2Ba当分别将HF含量降低0.55至0.61的X = 50和35时，随后将其增加到X = 30的值0.59。gydF4y2Ba表2显示了该合金系列的热分析结果。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba对直径为2、3和4 mm的熔体纺丝带和棒材的XRD结构结果表明，其中Am和Cr分别为非晶态结构或晶体结构。gydF4y2Ba

表2。gydF4y2Ba热分析结果gydF4y2Ba铜gydF4y2Ba_{100 - xgydF4y2Ba}高频gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_{45 xgydF4y2Ba}“透明国际”gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba合金系列(升温速率0.33 K/s)。gydF4y2Ba

添加Ti对玻璃化转变和热稳定性的影响与Inoue等人[6]和Stewart等人[8]的结果基本一致。gydF4y2Ba表1总结了该合金系列中所有带和棒样品的X射线衍射结果。gydF4y2Ba图5显示了2和3直径铸棒样品的截面衍射图gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_30.gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba、铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_30.gydF4y2Ba铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_20.gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_20.gydF4y2Ba合金,分别。gydF4y2Ba可以清楚地看到，非晶结构的最大直径为3mm，对应的成分是CugydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_20.gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_25gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_20.gydF4y2Ba，而2 mm的直径对应于样本CugydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_30.gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2Ba_30.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba图6为熔铸铜的DSC曲线gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_{45 xgydF4y2Ba}“透明国际”gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba合金。gydF4y2Ba与Cu相比gydF4y2Ba_{100 - xgydF4y2Ba}高频gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba二元合金中，钛的加入降低了TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba和TgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba，结晶模式由一阶段转变为两阶段或三阶段。gydF4y2Ba图7显示了T的变化gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba和TgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba熔炼铜中钛的含量gydF4y2Ba_55gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_{45 xgydF4y2Ba}“透明国际”gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba玻璃合金。gydF4y2Ba注意到TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba从750 K到665 K，而TgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba在5点处有最大800k。温度为40℃时降至693 K。%。gydF4y2BaΔT.gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba最大值是47。% Ti，其后为ΔTgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba在TI内容中进一步增加。gydF4y2Ba以前在Cu中也报道过类似的行为gydF4y2Ba_60gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_{40倍gydF4y2Ba}“透明国际”gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba含相同Ti含量[6]的合金。gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba和TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba减小到x ~ 25时的最小值，然后增加到x = 45(图7)。gydF4y2Ba商TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/ TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba(TgydF4y2Ba_rggydF4y2Ba)从x = 5时的0.56增加到x ~ 25时的最大值0.62，然后又下降到x = 40时的0.55(图8)。gydF4y2Ba在这个合金系列中，最大的全玻璃截面厚度(3毫米直径)相当于x = 20和25。gydF4y2Ba表2显示了该合金系列的热分析结果。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

如上所述，二进制CugydF4y2Ba_{100 - xgydF4y2Ba}高频gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba合金系列在30-50℃的成分范围内呈带状玻璃结构。%高频。gydF4y2Ba由于玻璃形成能力降低，含有25.％Hf的合金带具有结晶+无定形XRD图案，因为所有带状样品具有大致相同的厚度，并且因此在大致相同的冷却速率下淬灭，因此具有降低的玻璃形成能力。gydF4y2Ba根据Cu - hf平衡图，该成分的结晶可能是由于相CugydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和铜gydF4y2Ba_5gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba[9]．gydF4y2Ba的合金gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 30 - 35。% Hf，有T的值gydF4y2Ba_rggydF4y2Ba> 0.60，因此gydF4y2Ba有gydF4y2Ba预计将形成一个完全玻璃厚度，最大直径2毫米。gydF4y2Ba然而，尝试生产直径大于2毫米的全玻璃棒gydF4y2Ba计gydF4y2Ba不成功，XRD图案显示3毫米直径杆的晶体结构gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba．gydF4y2BaDuan等人报道了CugydF4y2Ba_66gydF4y2Ba高频gydF4y2Ba_34gydF4y2Ba可以铸成直径2毫米的棒材和2毫米厚的全无定形带材，这相差只有1在。% Hf从目前的合金之一，我们还没有成功地铸造为一个全玻璃2毫米棒。gydF4y2Ba这些结果表明，在二元体系中，液相线温度对组成的强依赖性通常导致了玻璃成形性相对较窄的组成范围。gydF4y2Ba

二元合金中Ti的加入显著提高了试样中GFA的测量值。gydF4y2Ba如前所述，XRD结果显示铸棒为完全非晶态结构，直径达3mm。gydF4y2Ba巧合，玻璃3mm直径合金具有最高值gydF4y2Ba_rggydF4y2Ba和最低液相线温度(TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba然而，根据戴维斯[1]gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/ TgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba对GFA有很大的影响gydF4y2Ba，gydF4y2Ba而且还有其他因素，例如液体和结晶相之间的焓差异的大小。gydF4y2Ba化学性质和组成原子种类的直径的巨大差异导致液相的高热力学稳定性，这往往促进液相线温度的降低，并存在相对较低的稳定性的晶体相。gydF4y2Ba因此，不仅在低温下会发生共晶反应，而且在低于t的情况下也会发生共晶反应gydF4y2Ba_lgydF4y2Ba，结晶的驱动力(AGgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba)的规模相对较小。gydF4y2Ba在任何情况下，不同直径和化学性质的原子的密集和更有序的堆积，与液体状态的高热力学稳定性相关联，将倾向于减少它们的扩散系数，这实际上将减少TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba．gydF4y2Ba此外，除非具有更简单结构的亚稳晶相介入[1]，否则在结晶过程中需要重新构成具有复杂有序结构的金属间相会阻碍脱晶。gydF4y2Ba

虽然一些散装玻璃形成合金的特征在于（tgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba- tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)在这种特殊情况下，在本例中，用全玻璃棒的临界直径测量的实验GFA与参数ΔT之间似乎没有明显的相关性gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba(= (TgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba- tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba）），随着Ti含量的变化，这也针对该系统中的其他合金系列进行了结论[7]。gydF4y2Ba显然，T是可以增加的gydF4y2Ba_rggydF4y2Ba通过减少T.gydF4y2Ba_lgydF4y2Ba．gydF4y2Ba这可以通过在Cu-Hf-Ti合金中进一步加入不同直径的溶质原子来实现。gydF4y2Ba这利用了“混淆原理”，其通过相对于结晶相的热力学稳定热力学来挫败液相以使液相结晶的趋势[11]。gydF4y2Ba在这方面，添加第四元素对Cu-Hf-Ti体系GFA的影响是非常相关的，并将作为本研究未来研究的一部分进行研究。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

• 二元Cu-HF合金系列显示出在X = 30至50的组成范围内的带状的完全无定形结构，但是二元合金gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 25具有结晶+无定形结构。gydF4y2Ba试图生产玻璃结构的棒材的直径没有成功gydF4y2Ba在二元Cu-HF合金中≥2mm。gydF4y2Ba
• 液相线温度相对强的成分依赖性可能是控制GFA的一个因素。gydF4y2Ba
• 全玻璃棒直径为3毫米的x = 20和25合金和2mm的x = 15和30合金在55。% Cu三元系。gydF4y2Ba
• GFA的成分依赖性与T的趋势一致gydF4y2Ba_rggydF4y2Ba但不是Δt的构成依赖性gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba[=（tgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba- tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba）]gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

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