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非晶形成能力与晶体生长行为的关系
结题报告
批准号:
51471108
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
李金富
依托单位:
学科分类:
E0102.金属材料制备与加工
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈秋龙、康纪龙、乙姣姣、熊贤仲、韦修勋
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中文摘要
非晶形成合金多属共晶体系,非晶形成能力的大小常与共晶共生生长与否联系在一起,但迄今为止尚缺乏足够的实验事实和坚实的理论分析支持这一论点。为此,本项目拟首先以容易获得大过冷度的Ni-、Pd-基二元共晶系非晶形成合金为对象,在较宽的成分范围内开展深过冷凝固实验,监测凝固过程中试样的温度变化,测定快速凝固阶段的晶体生长速度,分析凝固组织,建立凝固方式、晶体生长速度、固液界面结构特征与合金成分以及过冷度的关系,同时实验确定各成分合金的非晶形成能力,考察非晶形成能力是否与共晶生长方式间存在必然联系,并分析其缘由。其次,在上述二元共晶合金的基础上添加第三组元,考察晶体生长行为的变化情况及其对非晶形成能力的影响,并阐明其机制。相关研究工作的开展,将有助于完善非晶形成的晶体生长控制理论,并为包括第三组元选择在内的非晶合金成分设计提供理论依据。
英文摘要
Most of glass-forming alloys belong to eutectic alloy systems. Glass-forming ability is naturally thought to be related with coupled eutectic growth. Such an argument, as yet, is far from proven by experimental results and theoretical analyses. In this project, Ni- and Pd-based binary eutectic alloys that can easily be undercooled up to high degrees will first be used for experimental investigation. The alloy melts within a wide concentration range will be solidified at different undercoolings. By monitoring the cooling curve, measuring the crystal growth velocity in rapid solidification and analyzing the solidification structure, dependences of crystal growth mode, atomic attachment kinetics and solid/liquid interface structure on the concentration and undercooling will be established. After the data of critical thickness for glass formation are experimentally determined, the relationship between glass-forming ability and crystal growth behavior will be examined and analyzed. Secondly, third elements will be added to the binary eutectic alloys to investigate what will happen in crystal growth behavior and glass-forming ability. It is believed that the investigation results are helpful for us to understand the crystal growth-controlled glass formation and improve the composition design theory of metallic glasses including the third element selection.
非晶形成能力是材料科学和凝聚态物理领域重要的理论问题之一,但时至今日人们对其物理本质尚不完全清楚。为此本项目以Pd-P和Pd-Ni-P合金为对象,进行了不同过冷度下的凝固实验,分析了快速凝固阶段的温度再辉行为和凝固后的组织特征,并通过吸铸楔形试样确定了各成分合金的非晶形成能力。结果表明:P含量为14.3-18.6 at.%的Pd-P合金,在较小的过冷度下凝固时,晶体生长方式随成分而变化。过冷度大于约210 K时,则均仅发生Pd6P/Pd3P共晶的析出。然而,随着合金成分偏离非晶形成最佳成分Pd82.8P17.2,合金的非晶形成能力迅速降低,与此同时高过冷度下Pd6P/Pd3P共晶生长的速度上升。Pd82.8P17.2和Ni80.4P19.6合金以不同的比例混合形成Pd-Ni-P三元合金,尽管新的合金高过冷度下并非进行共晶凝固,但其晶体生长速度随另一种组元加入量的增大而急剧减低,伴随出现非晶形成能力的大幅度提高。对Cu100-xZrx (x = 41.18-66.67)二元非晶合金的结构进行分子动力学模拟发现,虽然Cu为中心的二十面体的数量较多,并且具有较强相互连接形成中程序的能力,但在非晶形成能力较强的x = 44 和 x = 50成分处,非晶合金的局域结构与其周围成分相比并没有表现出明显的不同。上述研究结果表明,合金非晶形成能力的大小主要取决于晶体生长动力学,不能简单以合金在大过冷度下是否进行共晶凝固以及非晶(熔体)具有什么样的局域结构来分析比较。项目发表论文8篇,国际学术会议报告1次,国内学术会议邀请报告3次,培养博士生4人,硕士生1人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.ijpvp.2018.10.017
发表时间:2018-12
期刊:International Journal of Pressure Vessels and Piping
影响因子:3
作者:Liu H.B.;Zhang H.Q.;Li J.F.
通讯作者:Li J.F.
EXAFS and molecular dynamics simulation studies of Cu-Zr metallic glass: Short-to-medium range order and glass forming ability
Cu-Zr金属玻璃的EXAFS和分子动力学模拟研究:中短程有序度和玻璃形成能力
DOI:10.1016/j.matchar.2018.04.036
发表时间:2018-07
期刊:Materials Characterization
影响因子:4.7
作者:Lu B. F.;Kong L. T.;Li J. F.;Zhou Y. H.;Lu B. F.;Laws K. J.;Xu W. Q.;Ferry M.;Jiang Z.;Huang Y. Y.;Li JF
通讯作者:Li JF
On the optimal glass-forming composition of AlCoY amorphous alloys
AlCoY非晶合金最佳玻璃形成成分的研究
DOI:10.2320/matertrans.m2018177
发表时间:2018
期刊:Materials Transactions
影响因子:1.2
作者:Xiong Xianzhong;Yi Jiaojiao;Kong Lingti;Ferry Michael;Li Jinfu;Zhou Yaohe
通讯作者:Zhou Yaohe
Bending plasticity of Zr55Al10Ni5Cu30 bulk metallic glass with monolithic amorphous structure
单片非晶结构Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃的弯曲塑性
DOI:10.1016/j.jallcom.2016.07.228
发表时间:2016-12
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Hu Y.;Yan H. H.;Li J. F.;Zhou Y. H.
通讯作者:Zhou Y. H.
Metastable Co23B6 phase solidified from deeply undercooled Co79.3B20.7 alloy melt
由深度过冷 Co79.3B20.7 合金熔体凝固的亚稳态 Co23B6 相
DOI:10.1007/s10853-016-9941-4
发表时间:2016
期刊:Journal of Materials Science
影响因子:4.5
作者:Wei X. X.;Xu W.;Kang J. L.;Ferry M.;Li J. F.
通讯作者:Li J. F.
Ti2AlNb合金的凝固、固态相变与力学性能
  • 批准号:
    52231002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    269万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
深过冷金属凝固过程的同步辐射X射线成像研究
  • 批准号:
    51771116
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
金属凝固过程同步辐射X射线成像用多功能凝固装置
  • 批准号:
    51227001
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    290.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
过冷熔体中共晶凝固界面形态的研究
  • 批准号:
    51071103
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    39.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
共晶合金深过冷快速凝固过程中的固相重熔问题研究
  • 批准号:
    50874073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
塑性变形对块体金属玻璃基复合材料组织和力学性能的影响
  • 批准号:
    50671066
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
含第三组元过冷共晶合金的凝固
  • 批准号:
    50571068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
大块非晶合金形核过程的微观机制
  • 批准号:
    50441014
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
大体积超过冷合金凝固行为的研究
  • 批准号:
    50171043
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    李金富
  • 依托单位:
国内基金
海外基金