Cu-Zr-Ti三元系非晶合金的玻璃形成能力预测.pdfVIP

第37卷 第4期 稀有金属材料与工程 、，0l_37．No．4 2008正 4月 RARE ME1AL MATER／ALS AND ENGINEERING April 2008 Cu．Zr-Ti三元系非晶合 金的玻璃形成能力预测 葛 丽 ，惠希东 ，陈国良 ，Liu Zikui2 (1．北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京 100083) (2．The Pennsylvania State University,University Park，PA16802) 摘 要：利用CALPHAD技术，分别采用Turnbull和Thompson．Spaepen(TS)两种近似公式计算了cu．z卜Ti三元系合 金过冷熔体转变为晶体相的结晶驱动力。以连续形核理论为基础，利用Davies．Uhlmann公式计算了l3种成分合金的两 组温度．时间．转变曲线f m 和临界冷却速度。计算的Cu．Zr．Ti合金的两组临界冷却速度分别为 1．38xl0 ～7．34x10 s 和0．64～1．36~10 K／s。结果表明：两组计算值与实验值都定性吻合，利用Ts公式计算得到的临界冷却速度更接近实验 值。因此利用CALPHAD和动力学结合的方法能很好地预测 Cu．Zr．Ti三元体系的玻璃形成能力(GFA)。 关键词：Cu。Zr-Ti三元系；玻璃形成能力；温度。时间．转变 (TTT)曲线；临界冷却速度 中图法分类号：TG139．8 文献标识码：A 文章编号：l002．185X(2008)04．0589．05 大块非晶合金具有优异的力学、物理和化学性能， 却速度 (104 K／s)却远远偏离实验值。 显示出了广阔的应用前景。目前的主要研究工作之一 铜基合金由于具有大的玻璃形成能力、优异的力 还是集中于寻找具有大的非晶形成能力(GFA)的新合 学性能和低成本等特性，近年来引起了人们的极大关 金系，以期制备出尺寸较大的大块非晶。由于合金系的 注。Men等[ 在cu50zr5 Ti =0～50)合金的研究中发 GFA是制备大块非晶合金的关键，因此提高对金属玻 现了最大非晶尺寸达到5 mm的合金，使其很有希望 璃的形成能力的预测始终是人们关注的问题。目前国 成为未来重要的结构功能材料。但是，迄今为止，国 内外学者已经提出了很多表征GFA的方法和参数，如 内外还没有全面评估Cu—Zr-Ti三元体系的GFA的报 Inoue 3个经验规律¨】、约化玻璃转变温度 [2】、过冷 道。本研究以连续形核理论(CNT)为基础，计算了Cu— 液相区 △ [3】等，虽然在一些合金系中这些参数与其 Zr-Ti三元系的临界冷却速度，探讨了用热力学和动力 GFA具有一致性，但是大多数是依靠实验得到的，都 学结合的方法预测GFA的可能性。在热力学计算中， 具有局限性。理论上，用直接测量非晶合金的临界冷 利用 Arroyave等[8】优化的热力学数据库。然后用 却速度来预测GFA是最可靠的，然而由于存在诸多难 Davies—Uhlmann公式[ 】计算了13种合金的温度一时间一 以克服的问题而至今很少应用。 转变(乃7)曲线和相应的 ，并与实验结果进行比较。 热力学与动力学相结合的方法是预测非晶合金 1 计算方法 GFA的一种行之有效的方法。早在 20世纪 70年代 初，Uhlmann[ 】以等温转变动力学和稳态形核生长理论 1．1 热力学模型 为基础计算了合金等温凝固转变曲线，并获得了合金 本研究在 Cu．Zr-Ti