[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)Cu-Zr非晶合金強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)f的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811044802.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109101782B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡麗娜;趙茜;李寧寧;任楠楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): G16C10/00
• 分類號(hào): G16C10/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明提供了一種預(yù)測(cè)Cu?Zr非晶合金強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)f的方法。以Cu?Zr二元非晶合金為研究對(duì)象，利用熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)測(cè)試方法，測(cè)量高溫熔體液液相變的轉(zhuǎn)變程度F來(lái)有效預(yù)測(cè)二元非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)的強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)f、以及泊松比。相比較許多合金的過(guò)冷液相區(qū)不穩(wěn)定很難直接測(cè)量其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，高溫熔體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(如粘度隨溫度的變化)容易測(cè)量。這也為預(yù)測(cè)金屬玻璃過(guò)冷液體的性質(zhì)提供了很好的渠道。本申請(qǐng)通過(guò)建立研究金屬玻璃的高溫熔體和過(guò)冷液相區(qū)的動(dòng)力學(xué)行為的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬玻璃固體的塑性(泊松比)的間接測(cè)量，有助于在生產(chǎn)及應(yīng)用中來(lái)控制金屬玻璃固體的性質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬玻璃分析領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)測(cè)Cu-Zr非晶合金強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)f的方法。

背景技術(shù)

液液相變指同一成分的液體在不同的外界條件下，發(fā)生的從一種液體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種液體狀態(tài)的現(xiàn)象。經(jīng)當(dāng)前研究發(fā)現(xiàn)，引發(fā)液液相變的兩個(gè)主要原因?yàn)闇囟燃皦毫Α＞唧w表現(xiàn)為黏度、密度、電阻率等物理參數(shù)的變化。研究人員已經(jīng)在H₂O、P、Si等非金屬液體中發(fā)現(xiàn)了液液相變。液液相變現(xiàn)象在金屬玻璃液體領(lǐng)域的探索進(jìn)展比較緩慢，直至2006年，H.W.Sheng等人在Ce-Al體系中證實(shí)了液液相變現(xiàn)象的存在，才為非晶非晶合金體系中液液轉(zhuǎn)變的進(jìn)一步探索提供了新的機(jī)遇。

近幾年，科學(xué)家對(duì)金屬玻璃形成熔體(遠(yuǎn)高于液相線溫度T_L)中液液相變現(xiàn)象的研究有了進(jìn)一步的成果。俄羅斯V.I.Lad’yanov教授團(tuán)隊(duì)致力于研究Fe基系列非晶合金形成液體的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其合金液體在熔點(diǎn)以上粘度存在顯著的突變現(xiàn)象，而且該粘度突變過(guò)程是可逆的。這一現(xiàn)象進(jìn)一步證明了金屬玻璃液體中存在著液液相變現(xiàn)象。2016年德國(guó)samwer等人將Zr基非晶合金在電容器的作用下快速升溫，發(fā)現(xiàn)升溫達(dá)1200K以上的金屬玻璃液體其第一衍射峰的峰位及其隨后的晶化過(guò)程及升溫至1000K以下的金屬玻璃液體具有較大差異。Moritz Stolpe等人利用高能同步X射線衍射對(duì)液液相變過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)液液相變發(fā)生中程及短程有序結(jié)構(gòu)的變化。

1999年，在《nature》雜志上首次報(bào)道了水在過(guò)冷液相區(qū)存在強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。該文沖擊了固有的認(rèn)知，引領(lǐng)科學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。Ito等人發(fā)現(xiàn)，在T_g(玻璃轉(zhuǎn)化溫度)附近，水呈強(qiáng)性；而在T_L(液相線溫度)附近時(shí)，水呈脆性。之后，強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象在SiO₂和BeF₂也得到了證實(shí)。近年來(lái)，有實(shí)驗(yàn)表明，強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象可能普遍存在于非晶合金過(guò)冷液體中。德國(guó)Ralf Busch和美國(guó)的Johnson等人發(fā)現(xiàn)了Zr基非晶合金液體在過(guò)冷液相區(qū)出現(xiàn)粘度和比體積的突變，證實(shí)了強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。山東大學(xué)胡麗娜課題組研究了以Gd基、Al基、La為基的等數(shù)十種非晶合金體系液體，比對(duì)了由測(cè)量得到的高溫(接近但低于液相線溫度T_L)和低溫區(qū)(高于但接近玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg)的粘度獲得的脆性值，發(fā)現(xiàn)T_g處的液體呈強(qiáng)性，而液相線附近的液體呈脆性。

為量化強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變程度的大小，山東大學(xué)胡麗娜課題組引入了強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)f。采用MYGEA公式模型將過(guò)冷液體高溫區(qū)(接近液相線溫度)的粘度外延至T_g處，該曲線的斜率定義為液體脆性系數(shù)m'。在過(guò)冷液體中，高溫區(qū)的脆性系數(shù)m'與低溫區(qū)的脆性系數(shù)m的比值即為強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變參數(shù)

到目前為止，發(fā)生在過(guò)冷液相區(qū)的強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的根源尚未探究清楚，關(guān)于強(qiáng)脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象與其高溫熔體及其金屬玻璃固體的諸多性質(zhì)之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步探索。

發(fā)明內(nèi)容