钛在Cu-Hf基块状非晶玻璃中的作用GydF4y2Ba

金属玻璃是由液态连续冷却而形成的非晶合金。GydF4y2Ba直到最近[1]，这种材料只能在冷却速率通常在10范围内的亚博网站下载薄片中形成GydF4y2Ba^4.GydF4y2Ba-10GydF4y2Ba^6.GydF4y2BaKsGydF4y2Ba^{－1GydF4y2Ba}。GydF4y2Ba这样的合金，基于铁，镍和/或钴已经建立许多应用超软磁性材料功率和高频磁芯变压器，扼流圈，电感器和其它类似设备[2]。亚博网站下载GydF4y2Ba在过去的十年中，研究人员已经由于其优异的物理化学性质更加注重金属眼镜不仅有，而且是因为他们现在可以在批量形式制造。GydF4y2Ba因此，它们被视为真正的实用工程材料，开辟了新的应用机会。亚博网站下载GydF4y2Ba例如，非晶合金可用于制造磁带[3，4]，因为它具有更好的耐磨性。GydF4y2Ba大量的实验研究表明，这些体系中的许多成分可以通过抽吸铸造形成圆柱形或板状的铸锭而形成玻璃态。GydF4y2Ba最大部分的直径或完全玻璃相的厚度范围高达72毫米[5]，这取决于组成元素和它们的精确浓度的组合。GydF4y2Ba最近，Inoue等[6，GydF4y2Ba7]报道具有高玻璃形成能力，的可以由铜铸造模具来制备超过2000兆帕，并降低材料成本块状金属玻璃的高抗张强度Cu基合金。GydF4y2Ba其优异的机械性能和玻璃成形能力(GFA)使精密机械零件的生产成为可能，如高精度齿轮[6]。GydF4y2Ba通过在工程应用中的兴趣部分驱动，出现了持续的努力以标识与更大的强度，弹性模量，硬度，延展性非晶合金。GydF4y2Ba特别令人感兴趣的是基于常见金属如Cu, Al, Co, Fe, Ni，GydF4y2Ba等GydF4y2Ba。GydF4y2Ba然而，Cu-HF-Ti合金中玻璃相的信息基于60.％Cu。GydF4y2Ba本研究的目的是生产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

名义成分为Cu的合金锭GydF4y2Ba_{100 - xGydF4y2Ba}高频GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba（X = 50，45，40，35，30和25原子％）GydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_{45-X.GydF4y2Ba}TI.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba（x = 5,10,15,20,25,30,35和40）通过HF（晶体棒）的电弧熔融混合物制备，GydF4y2Ba纯度为99.5的Cu(片)和Ti(棒)。%, 99.99。%和99.8GydF4y2Ba原子％，分别。GydF4y2Ba电弧熔炼是在含钛高纯氩气气氛中进行的。GydF4y2Ba每锭重新熔化在电弧熔炉至少四次，以获得良好的化学均匀性。GydF4y2Ba的平均厚度〜25μm的宽度和〜2毫米色带样品通过在受控的Ar气氛中的熔融纺丝制备。GydF4y2Ba采用铜模吸铸物以生产具有直径的阶梯轮廓从4至3至2mm减小的杆，每个总长度为50mm。GydF4y2Ba通过X射线衍射（XRD）研究了棒的相位构成物。GydF4y2Ba由玻璃化转变温度定义的热稳定性（GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba）及结晶化温度（GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba在20 K/min的升温速率下，用差示扫描量热法(DSC)进行了研究。GydF4y2Ba固体温度（tGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba)和液相线温度(TGydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba）通过以20k / min的加热速率通过差分热分析（DTA）测定。GydF4y2Ba使用熔融纺丝带进行热表征。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

所产生的带的平均厚度为25μm，几乎所有产生的丝带都具有均匀的宽度。GydF4y2Ba所有合金丝带形成GydF4y2Ba那GydF4y2Ba除一个样品外，二元合金CuGydF4y2Ba_75.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_25.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba经x射线衍射分析，发现其名义上为完全无定形。GydF4y2Ba他们表现出较高的金属光泽，并可以很容易地通过180是弯曲GydF4y2Ba^0.GydF4y2Ba而不断裂，从而表现出非常良好的延展性的高应变和表示完全无定形的或几乎完全无定形的厚度。GydF4y2Ba然而,铜GydF4y2Ba_75.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_25.GydF4y2Ba合金带的延性很差，x射线衍射分析表明它是结晶的。GydF4y2Ba阶梯杆生产直径2,3和4mm，长度为50毫米。GydF4y2Ba图1显示了吸入铸造生产的直径2/3/4毫米的阶梯式杆的照片。GydF4y2Ba由吸入铸件产生的杆显示出良好的金属光泽和制造缺陷的低发生率。GydF4y2Ba

该结构通过X射线衍射来实现Cu的所有带和杆样品GydF4y2Ba_{100 - xGydF4y2Ba}高频GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba合金系列GydF4y2BaXGydF4y2Ba= 25 - 50在表1中总结。GydF4y2Ba所有的棒状物都是结晶的或大部分是结晶的，因为所有这些痕迹都可以看到几个明显的峰，没有明显的证据表明弥漫性晕对应于玻璃相。GydF4y2Ba色带样品显然是完全无定形的，除了成分CuGydF4y2Ba_75.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_25.GydF4y2Ba显示出少量的结晶结构，在~ 43GydF4y2Ba^O.GydF4y2Ba2GydF4y2Baθ对应Cu相GydF4y2Ba_8.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba（111）。GydF4y2Ba图2显示了该合金系列熔体纺丝带的DSC曲线和T值GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和TGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba图3以Hf含量的函数表示。GydF4y2Ba虽然在30℃时没有观察到明显的玻璃化转变。% Hf，含50 at的合金。%至35 at。% 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。% Hf为部分结晶，DSC曲线为非晶+结晶结构。GydF4y2Ba当GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba随Hf含量的增加而降低。%至45 at。%，尽管Hf的内聚能比Cu高得多。GydF4y2Ba还可以看出，过冷液体区域由温度区间所定义GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba，δGydF4y2BaT.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba（=GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba-GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba），显示相对孔GydF4y2Ba恒GydF4y2Ba值~ 30k超过范围35 - 50at。% Hf，但在50 at时显着缩小。%高频。GydF4y2BaHf取代CuGydF4y2Ba在GydF4y2Ba射程25 - 35在。% 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_L.GydF4y2Ba。GydF4y2Ba玻璃温度(TGydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba= TGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba/ T.GydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba)作为Hf含量的函数绘制在图4中。GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba当x = 50和35时，Hf含量分别从0.55增加到0.61，然后降低到0.59。GydF4y2Ba表2显示了该合金系列的热分析结果。GydF4y2Ba

表1。GydF4y2Ba对于急冷薄带和2，3和4毫米直径的棒，其中上午和Cr分别表示的非晶质或结晶结构，XRD结构分析结果。GydF4y2Ba

表2。GydF4y2Ba热分析结果GydF4y2Ba铜GydF4y2Ba_{100 - xGydF4y2Ba}高频GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_{45-X.GydF4y2Ba}TI.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba(升温速率0.33 K/s)。GydF4y2Ba

Ti的加入对玻璃化转变和热稳定性的影响与Inoue et al.[6]和Stewart et al.[8]的结果基本一致。GydF4y2Ba该合金系列中所有带状和杆样品的X射线衍射结果总结在表1中。GydF4y2Ba图5示出了Cu的2和3直径铸造杆样品的横截面的衍射图案GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_30.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_15.GydF4y2Ba、铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_15.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_30.GydF4y2Ba铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_20.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_25.GydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_25.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_20.GydF4y2Ba合金，分别。GydF4y2Ba清楚地看出，显示无定形结构的最大直径是3mm对应于组合物CuGydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_20.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_25.GydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_25.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_20.GydF4y2Ba，直径2mm对应样品CuGydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_30.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_15.GydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_15.GydF4y2BaTI.GydF4y2Ba_30.GydF4y2Ba。GydF4y2Ba图6为熔纺铜的DSC曲线GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_{45-X.GydF4y2Ba}TI.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba合金。GydF4y2Ba与Cu相比GydF4y2Ba_{100 - xGydF4y2Ba}高频GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba二元合金，钛的添加降低ŤGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和TGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba，伴随着晶体模式从一到两阶段的变化。GydF4y2Ba图7示出在T中的变化GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和TGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba与钛含量为熔纺铜GydF4y2Ba_55.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_{45-X.GydF4y2Ba}TI.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba玻璃合金。GydF4y2Ba注意到T的减少GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba从750 K至665 K，而ŤGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba最多可在5℃下为800 k。％Ti，然后在40℃下降至693 k。％Ti。GydF4y2BaΔTGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba最多47 at 5at。％ti，然后减少ΔtGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba在TI内容中进一步增加。GydF4y2Ba此前在Cu也报道过类似的行为GydF4y2Ba_60.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_{40倍GydF4y2Ba}TI.GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba合金具有相同的Ti含量[6]。GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_mGydF4y2Ba和TGydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba降低到在X〜25最小值，然后增加至X = 45（图7）。GydF4y2Ba商T.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba/ T.GydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba(TGydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba)从x = 5时的0.56增加到x ~ 25时的0.62，然后在x = 40时减小到0.55(图8)。GydF4y2Ba在这种合金系列中的最大完全玻璃状部分厚度（3毫米直径）对应于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，二元CuGydF4y2Ba_{100 - xGydF4y2Ba}高频GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba合金系列显示原子％的Hf中的组成范围30-50色带样品的玻璃状结构。GydF4y2Ba含25 at的合金带。% Hf具有晶态+非晶态的XRD谱图，这显然是由于所有带状样品的厚度大致相同，因此以大致相同的冷却速度淬火，从而降低了玻璃形成能力。GydF4y2Ba根据Cu-HF平衡图，该组合物的结晶可能是由于Cu阶段GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba和铜GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba[9]。GydF4y2Ba合金GydF4y2BaXGydF4y2Ba= 30 - 35原子％的Hf，不得不的T值GydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba> 0.60GydF4y2Ba拥有GydF4y2Ba预期在最大直径为2毫米，以形成完全玻璃状厚度。GydF4y2Ba但是，试图生产大于2毫米的玻璃棒棒GydF4y2Ba计GydF4y2Ba， XRD谱图显示了直径为3和4 mm的棒GydF4y2BaS.GydF4y2Ba。GydF4y2Ba段等。[10]，已报道了该合金的CuGydF4y2Ba_66.GydF4y2Ba高频GydF4y2Ba_34.GydF4y2Ba可以铸成直径2毫米的棒材和2毫米厚的完全无定形带，这只相差1。% Hf从目前的合金之一，其中我们尚未成功铸造一个2毫米的全玻璃棒。GydF4y2Ba这些结果表明，在二元系统中，液相温度的强组成依赖性通常占玻璃成形性的相对较窄的组成范围。GydF4y2Ba

添加Ti的二元合金急剧增加的GFA批量样品中实验上观察到。GydF4y2Ba如前所述，XRD结果表明，直径为3mm的铸棒具有完全非晶结构。GydF4y2Ba巧的是，直径为3mm的玻璃状合金的T值最高GydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba和最低液相线温度(TGydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba)．GydF4y2Ba但是，根据戴维斯[1]不仅GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba/ T.GydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba对GFA强烈的影响GydF4y2Ba那GydF4y2Ba还有其他因素，比如液相和结晶相之间焓差的大小。GydF4y2Ba化学性质和组成原子种类直径上的巨大差异导致液相具有较高的热力学稳定性，这倾向于促进液相温度的降低，同时也存在着稳定性相对较低的结晶相。GydF4y2Ba因此，不仅在低温下会发生共晶反应，而且在低于T的过冷条件下也会发生共晶反应GydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba，结晶的驱动力（AgGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba)将倾向于相对较小。GydF4y2Ba在任何情况下，不同直径和化学特征的原子的密集和更有序的堆积，与液态的高热力学稳定性相联系，将倾向于降低它们的扩散系数，这实际上会降低TGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba。GydF4y2Ba此外，除非具有较简单结构的亚稳态结晶相介入[1]，否则在结晶过程中需要重构成具有复杂有序结构的金属间相将阻碍脱硝。GydF4y2Ba

虽然一些大块玻璃成型合金的特征是(TGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba- tGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba）在此特定情况下它不会出现是在实验GFA之间本案一个明显的相关性，通过充分玻璃棒的临界直径测量，并且参数ΔTGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba(= (TGydF4y2Ba_XGydF4y2Ba- tGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba)，随着Ti含量的变化而变化，这一结论也适用于[7]体系中的其他合金系列。GydF4y2Ba显然，T是可以增加的GydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba通过减少TGydF4y2Ba_L.GydF4y2Ba。GydF4y2Ba这可以通过添加各种直径与Cu-HF-Ti合金进一步溶质原子来实现。GydF4y2Ba这利用了“混淆原理”，通过使液相相对于结晶相[11]的热力学稳定，可以阻止液相结晶的趋势。GydF4y2Ba第四个元素添加对Cu-HF-TI系统GFA的影响在这种情况下高度相关，并将被调查作为本研究未来调查的一部分。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

• 二元Cu-Hf合金系列在x = 30 ~ 50的成分范围内呈现完全非晶态结构，而二元合金在x = 30 ~ 50的成分范围内呈现完全非晶态结构GydF4y2BaXGydF4y2Ba= 25为晶体+非晶态结构。GydF4y2Ba与玻璃结构产生棒的尝试没有成功的为直径GydF4y2Ba≥2 mm的二元Cu-Hf合金。GydF4y2Ba
• 液相高温的相对强的组成依赖性可以是控制GFA的因素。GydF4y2Ba
• 直径为3毫米充分玻璃状杆已经生产了在x = 20和25的合金和用于2毫米在55在x = 15和30的合金。％Cu三元系列。GydF4y2Ba
• GFA的组成依赖性与T的趋势一致GydF4y2Ba_rg.GydF4y2Ba而不是依赖于ΔT的成分GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba(T = (GydF4y2Ba_XGydF4y2Ba- tGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba）]GydF4y2Ba

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