液态Ni—Fe合金的超过冷与热力学性质

采用熔融玻璃净化法使液态Ｎｉ－１００％Ｆｅ和Ｎｉ－３５％Ｆｅ合金过冷度分别达到３７１和３４３Ｋ，实验测得其超过冷临界过冷度ΔＴｈ分别为３７６Ｋ，根据超过冷的定义导出一种测定深过冷熔体平均比热容的方法，从而得到了两种深过冷合金的比热容为４１．０和４．７Ｊ。     

玻璃态合金的贮氢特性

玻璃态合金的最大特点在于在其晶化温度下可具有广阔的过冷液相区。在这一过冷液相区其粘滞性显著降低 ,因而更能抑制合金的微粒化 ,并且氢的扩散变得较快 ,有可能显示出与一般非晶态合金不同的氧化行为。Ｚｒ6 0 Ａｌ1 0 Ｎｉ30 玻璃态合金在 573Ｋ经过 2 50ｋｓ达到饱和的吸氢量 ,在 72 3Ｋ大约经过 2 0ｋｓ达到饱和吸氢量。该玻璃态合金的玻璃转化温度及晶化温度分别为 71 5Ｋ和 760Ｋ ,72 3Ｋ合金正处于过冷液相区域以内 ,粘度降低、氢扩散加快 ,所以该合金在 72 3Ｋ的吸氢速度要比在 573Ｋ温度下快得多。Ｚｒ55Ａｌ1 0 Ｎｉ5Ｃｕ30 玻…     

液态Ni－Fe合金的超过冷与热力学性质

采用熔融玻璃净化法使液态Ｎｉ－１０％Ｆｅ和Ｎｉ－３５％Ｆｅ合金过冷度分别达到３７１（０．９０△Ｔ＿ｈ）和３４３Ｋ（０．９１△Ｔ＿ｈ）．实验测得其超过冷临界过冷度△Ｔｈ分别为４１３和３７６Ｋ．根据超过冷的定义导出一种测定深过冷熔体平均比热容的方法，从而得到两种深过冷合金的比热容为４１．０和４０．７Ｊ／（ｍｏｌ·Ｋ）．据此对快速凝固过程中的焓变△Ｈ＿（ＬＳ），熵变△Ｓ＿（ＬＳ），相变驱动力△Ｇ＿（ＬＳ）以及晶体形核率Ⅰ进行了理论计算．发现尽管过冷度超过了０．２Ｔ＿Ｌ，液态合金仍然发生异质形核．     

Ni3Al的德拜温度及物理性质

用两种Ｘ射线衍射法确定了金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ的德拜温度ΘＤ为５５０Ｋ，并利用新发展的“固体中多原子相互作用的新势能函数”和测定的Ｎｉ３Ａｌ合金的德拜温度，计算了Ｎｉ３Ａｌ合金的结合能、形成热、体弹性模量以及比热和线热膨胀系数随温度变化的曲线     

大块非晶合金

日本东北大学金属材料研究所首先发现,过冷金属液体即使在１Ｋ／Ｓ缓慢的冷却速度下也不晶化可保持到大约０．６Ｔｍ（熔点）的较低温度区,并形成非晶相凝固合金。能够形成直径超过数ｍｍ的大块非晶的合金系有Ｍｇ基、稀土金属基、Ｚｒ基、Ｐｄ基、Ｆｅ基、Ｃｏ基和Ｔｉ基合金。当前已能制得直径达７５ｍｍ的Ｐｄ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｐ非晶合金,即使以０．１Ｋ／Ｓ的冷速也能在过冷液态区不致于析出结晶。在材料学领域中,过冷液体将成为继气体、液体和固体之后的一个新相第４相。过冷液体构造凝固的块状非晶合金,不同于通常的结晶金属,它不…     

非晶态Ni_(80)P_(20)合金的玻璃转变和过冷液体性质

镍磷(Ni_(80)P_(20))金属玻璃是最典型和被研究最多的金属玻璃成分之一。然而,由于镍磷金属玻璃在加热过程中玻璃转变过程被晶化所阻断,到目前为止其过冷液体性质还没有被探测和表征。本工作通过具有高升温速率的超快量热仪,避免了Ni_(80)P_(20)金属玻璃在玻璃转变过程中的晶化,直接探测其整个玻璃转变过程和一定温度宽度的过冷液相区,为揭示其超冷液体性质提供了可能。通过超快量热测量,获得了Ni_(80)P_(20)金属玻璃在5个数量级升温速率变化下的相形成规律和液体脆度,它的超冷液体展现出比大部分块体金属玻璃更"脆"的一种液体行为,这种"脆"性液体行为可能导致其差的玻璃形成能力。     

镁基大块非晶合金在深过冷液相区的塑性变形

研究了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金在玻璃转化温度Tg附近及深过冷液相区的等温压缩变形行为。结果表明，Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的塑性变形与加热温度和加载时间紧密相关。在423K时该大块非晶合金具有一定的塑性，而在深过冷液相区则具有良好的塑性。通过系列试验，得出了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的最佳加热温度为443～463K，加载时间约10min。对大块非晶合金在变形过程中的结构变化的分析表明，在本试验条件下，压缩变形对Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的晶化过程没有明显的影响。     

深过冷净化的影响因素及工艺优化

系统地研究了熔融玻璃和循环过热相结合方法对净化效果的影响;提出了大体积液态金属获得深过冷的优化工艺;采用该工艺可快速、稳定地使６～２０ｇＮｉ８１．１５Ｓｉ１８．８５、Ｎｉ２８．６４Ｓｉ２１．３６、Ｎｉ７４．１７Ｓｉ２５．８３、Ｎｉ５０Ｃｕ５０、Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２合金分别获得２９９Ｋ（０２０２Ｔｍ）、２６９Ｋ（ｏ．１９Ｔｍ）、２６３Ｋ（０．１７２Ｔｍ）、３２０Ｋ（０．２０２Ｔｍ）、３６７Ｋ（０．２５７Ｔｍ）大过冷,并使其保持４～６个循环周期不衰减,同时采用该工艺还首次成功地制备Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２及Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１０Ｃ２合金的块状纳米软磁材料。研究结果表明,净化玻璃的化学成分、循环过热温度及净化过程中熔融玻璃和合金液的良好排气条件是影响净化效果的主要因素。     

低过冷Cu70Ni30合金熔体凝固组织粒化机制

采用熔融玻璃净化技术,使大体积Ｃｕ７０Ｎｉ３０合金获得２７０Ｋ深过冷,在宽过冷范围内合金不同过冷度区间的凝固组织演化表明,存在２类晶粒细化和２类不同的枝晶花样,其中,介于３８Ｋ－１２０Ｋ过冷区间,由于再辉过程中的化学过热,首先发生了枝晶熔断,熔断后的枝晶段在界面能驱动下,通过晶界移动形成了第一类晶粒状晶。     

Ni—32.5%Sn共晶合金的净化与深过冷

本文采用循环高温过热和无机盐玻璃净化剂去除液态Ni-32.5%Sn共晶合金中的异质晶核,获得高达397K(0.283T_E)的过冷度,发现深过冷熔体主要以辐射方式散热,从而导出一种根据冷却曲线近似计算其平均比热的方法,采用高速摄影技术研究了其再辉过程,发现即使过冷度超过0.2T_E,液态合金仍然优先发生界面异质形核。     

SPECIFIC HEAT MEASUREMENTS OF ZrAINiCuCo ALLOY

Specific heats of undercooled liquid, crystal, and glass states for the ZrAlNiCuCo alloy are measured by a calorimeter. Different heating rates are used to enlarge the measuring temperature range of specific heat for an undercooled liquid. The specific heat data of the glass with a zero heating rate are obtained by extrapolating the measured specific heat data of the glass with different heating rates. And specific beat functions of undercooled liquid, crystal and glass are obtained too.     

SPECIFIC HEAT MEASUREMENTS OF ZrAlNiCuCo ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｏｙ,ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｍｅａｓｕｒｅｓｐｅｃｉｆｉｃｈｅａｔｏｆｔｈｅａｌ...     

HEAT CAPACITIES OF Fe_（40）Ni_（40）B_（20） GLASSY ALLOY MEASURED BY ENTHALPY METHOD

ＨＥＡＴＣＡＰＡＣＩＴＩＥＳＯＦＦｅ_（４０）Ｎｉ_（４０）Ｂ_（２０）ＧＬＡＳＳＹＡＬＬＯＹＭＥＡＳＵＲＥＤＢＹＥＮＴＨＡＬＰＹＭＥＴＨＯＤ￥ＪＩＡＮＧＱｉｎｇ;ＺＨＡＯＭｉｎｇ;ＬＩＪｉａｎｃｈｅｎ（ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌ?..     

GLASS TRANSITION AND THERMODYNAMIC FUNCTION OF ZrAlNiCuCo ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｇｌａｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｓａｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｕｓｏｎｅ（ｒｅｑｕｉｒｉｎｇｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎａｌｐｈａｓｅｓ）ｎｅｅｄｓａｖｅｒｙｓｍａｌＥ（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ）ｗｉ...     

Mg_(80)Cu_(15)Y_5合金的非晶形成能力及晶化行为

采用单辊快速凝同法制备出厚约40μm的Mg_(80)Cu_(15)Y_5非品合金薄带,利用XRD、DSC、TEM和HRTEM研究了非品合金的非品形成能力和晶化行为,分析了品化对合金组织结构与性能的影响.结果表明:Mg_(80)Cu_(15)Y_5合金的过冷液态温度区间△T_x和约化玻璃转变温度T_(rg)分别为55K和0.58,表明其具有较强的非晶形成能力;该合金在退火温度高于473 K后发牛明显晶化,从非品基体中析出 Mg_2Cu、Cu_2Y和Mg晶体相;随着退火温度的升高,合金的硬度呈现出先升高后降低的变化趋势,这与纳米品体相颗粒的弥散析出、重溶及粗化有关.     

Thermodynamic properties of the Pd77.5Cu6Si16.5 undercooled liquid

Proper understanding of glass formation implies the knowledge of the thermodynamics of the undercooled melts. Specifically, high values of the excess specific heat of the liquid are expected for good glass-formers. Extending the work of Gillessen and Herlach [F. Gillessen, D.M. Herlach, J. Non-Cryst. Solids 117–118 (1990) 555–558], we re-propose a calculation of the temperature dependence of entropy difference between amorphous-liquid and crystal states.An amorphous Pd_77.5Cu₆Si_16.5 alloy has been produced by injection casting in a cylindrical copper mould. DSC measurements in the liquid, amorphous and crystalline states were performed with samples sliced from the cylinder to determine the heat of fusion, of crystallization and the difference in specific heat capacity between amorphous-liquid and crystal phases. These thermodynamic quantities are used to calculate the thermodynamic functions of the liquid-glass with reference to the equilibrium crystal mixture. The data are compared to those of other bulk glass-formers in terms of fragility plots.     

Calorimetric measurements on some undercooled metals and alloys

Undercooling was achieved directly in the cell of a high temperature calorimeter (Setaram HTDSC) for Ni, Fe, Cu, Pd and several alloys, using cooling rates between 1 and 15 K min⁻¹. The samples were immersed in alumina powder inside a standard alumina crucible under flowing helium. Ag, Au and Al were not undercooled significantly. The reproducibility of the measurements was within 1.5%. The heat of solidification of Ni at an undercooling of ΔT = 220 K was −17.5 ± 0.2 kJ mol⁻¹, which is the same absolute value of the heat of fusion at the equilibrium melting point T_m. This implies that the specific heat of the undercooled liquid is very close to that of the crystalline solid in this temperature range. Fe appears to display a similar behavior at ΔT = 220 K. The difference between the heat of fusion at T_m and the heat of solidification at an average value of ΔT = 95 K is significant for a Pd_77.5Cu₆Si_16.5 glass-forming alloy. From these data, we calculated an average specific heat difference between the liquid and crystal phases of 7 ± 5 J mol⁻¹ K⁻¹. The enthalpy data for Pd₈₂Si₁₈ comply with those of the ternary Pd---Cu---Si.     

二元合金非等温凝固过程的相场法模拟

基于Ginzburg-Landau理论,发展了一个新的相场模型.并利用该相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Al-6.5Cu合金为例模拟了二元合金非等温凝固和等温凝固的等轴枝晶生长过程.研究了凝固潜热对过冷合金熔液中的等轴枝晶生长以及溶质场和温度场的分布的影响.结果表明:潜热的释放在一定程度上抑制了枝晶的生长,使非等温凝固时枝晶没有等温凝固时发达,并且凝固界面的溶质浓度也会降低,但不会改变在枝晶生长过程中浓度分布情况.而且非等温凝固时的Peclet数值与Ivantsov理论值符合得更好.     

深过冷合金再辉与凝固组织的研究

发现深过冷Ni_(68)B_(21)Si_(11)合金液形核过程中的多次再辉现象,揭示了二次和三次再辉的过冷条件,以及对凝固组织的影响。研究结果表明,深过冷Ni_(68)B_(21)Si_(11)合金液存在两种凝固机制:一是NilB,Nj‘si,B和Ni,B的三相共晶生长;另一个是以NilB为领先相的枝晶簇生长。当过冷度低于200K或超过310K时,合金液凝固仅伴生一次再辉,其晶体生长以第一种凝固方式进行。其他过冷范围内的合金液则发生多次再辉和枝晶簇凝固。     

Heat capacity of liquid and undercooled liquid metals and alloys

Trends in the dependences on temperature and concentration of experimentally determined heat capacities of liquid and undercooled liquid metals and alloys are discussed. A new adiabatic calorimeter for determining the heat capacity of liquid alloys up to 1500 K is described. The ability of several approximations and models to describe the different characteristics of the heat capacity of liquid and supercooled liquid metals and alloys is demonstrated.