非晶合金的晶化理论及几种Mg基非晶合金的晶化行为.pdf

非晶合金的晶化理论及几种 “ 基 非晶合金的晶化行为 孙国元， 陈光， 陈国良 ， （ “南京理工大学 金属纳米材料与技术联合实验室， 南京 ；“29 8 8 A B ；，“2 ; 9 C D 8 B B ’ C D， 8 A B C D ; 9 8 B B C E ； B C FB C D 2 8 A B G ’ C B C A ; C ’ 9 ；A ; H D B C D 29 8 8 A B G ’ C B C A ; C ’ 9 I C “ - I ; D ; “ JF C 8 “ ; 8 9C DE ; J 8 B B C K 8 C D L 8 9 ; 8 B B J （） 初晶型反应（图中用数字4代表可能 发生的4种晶化转变） ， 即稳定的相从非晶基体中 第/ 7卷第3期 113年月 有色金属 M D L ; ; ’ 8 B N B - / 7，M - 3 M O 9 A ; 113 万方数据 一次完成结晶。结晶过程中， 溶质原子排入非晶基 体， 直到基体浓度达到某种亚稳平衡为止。未转变 的非晶体将在较高温度以某一晶化机制继续晶化， 此时弥散在非晶基体上的一次晶态相有可能作为继 续结晶时的优先形核位置。亚共晶和过共晶非晶态 合金的晶化过程属于这种晶化方式。 （） 共晶型反应和“， 即稳定的 （“） 或亚 稳的 （“） 中的两相以一种不连续的反应同时 结晶。亚稳的 （“） 可能在以后的反应中转变 为稳定的 （“） 。通常共晶成分的合金具有最强 的玻璃形成能力 （ ） ， 所以大多数非晶态合金的 晶化类型属于共晶型晶化。共晶晶化反应中析出相 之间相间分布， 一系列金属玻璃的晶化， 生成各相之 间具有明确取向关系的类似的共晶形态。 （“） 多晶型晶化反应 6 8 6 , . , / 6 3 / , 8 1 / 2 6 2 A 1 3 A , 3 4 4 2 7 , ./ 0 1 ,9 2 6 0 / , , , 1 , / B 0 这里所谓的无热长大模式也就是非热激活形 核， 即液态金属中存在无数原子排列与晶体相似的 小原子集团， 也称为短程有序、 结构涨落。当熔体快 淬时， 高温下某些具有亚临界尺寸的涨落可能被保 留。而如图所示 ［］ ， 临界晶核半径. /随温度降低 而减小。因此当在某一温度退火时， 如果被保留下 来的这些涨落的尺寸与晶核的临界尺寸相当， 就会 变为较低温度结晶时的核， 即淬态核。由于非晶C晶 体比晶体C晶体之间的界面能要小， 因此在表面或界 面处的形核就不能像在晶态材料中那么普遍。而淬 态核或胚在晶化过程中就十分重要了， 对非晶晶化 起重要作用。 有色金属第’ 卷 万方数据 “ 晶核的长大 在不同类型的晶化反应过程中， 晶体的生长机 制与生长速率是不相同的。 初晶型晶化过程中， 晶体相的长大可能被跨越 界面的原子迁移率 （界面控制） 或从长大相或向长大 相的原子扩散 （扩散控制） 所限制。但迄今的所有数 据都表明， 金属玻璃的晶化为扩散所控制 ［］ 。析出 相前沿的浓度梯度控制着生长速率， 圆球形颗粒的 半径与退火时间“成抛物线关系 ［“］ ， 即式 （） 。 （ “） “／ （） 式中 与浓度无关的体扩散系数；无量刚常 数， 其值取决于颗粒界面成分的变化。 可见初晶型晶体的长大受体扩散控制， 是一种 长距离扩散。 共晶型晶化过程中晶体和玻璃中的成分相同， 生长反应通过互扩散来调整两个长大相中的溶质。 这种扩散包括基体中的体扩散和界面扩散两种类 型。 它们的生长速率） 。 - （“）“ * ［. “］ / （;） 式中 “减去孕育时间“ / 0后的退火时间； .与温 度相关的反应速率常数， 即有效动力学因子； /转 变方式指数， 也称, 8 - 9 0指数 （不一定为整数） 。 方程 （;） 表达的-（“） 与“的关系曲线大多是长 “ 0 2 2 0 / -方程 ［’］ 将 和. 0 C 5，- C 5金属间化合物相的颗粒尺寸 为4 D ［ ］ 。 1 几种 . 0 基非晶合金晶化行为分析 具有宽的过冷液相区“ “（ . 2 1 / . 2 9 ，/ , ’ * BK / [’ N 6 B ［6 F “ 0 ’ , ’9，2 E V 0 8 ’ 0 ，/ , ’ * B9 8 K “ 8 ’’ 2 *1 / 7 1 / ’ * 0 3 / 7, ’ 3 1 ［A］56 * 3 ’ -. - * 0 A 6， B B C，D DB D E B F G 5 ［ E］H - / * 3 / P ; 2 0 Q / 4 / 3 2 P6 7 8 9 / 4 / 3 2 * , ’ 1 * / * 4 * 4 4 2 0［A］56 * 3 ’ -K /O - * 0 ’ * 4 4 2 0［A］5 6 * 3 ’ -. - * 0 A 6，C S S C，F DG T S G T F 5 ［C D］ * 0 ’ * 4 ’ V *ZH，’ 3 * 4 5 3 ’ - * 4 P - / 3 / * 3 1 ’ 2 9 5 0 / 7 * 0 * .“ * 0 9 5 7 0 2 9 2 / 7 * ; 2 9 5 0 / 7 ，“ * 0 9 5 7 0 2 ’ 1 * V / - 0 P 0 , ’ * , - * 4 4 2 0 * - ’ * * 4 2 R ’ [ 3 / 0 4 ’ ’ 4 4 ’ W P - , 3 1 ’ - , 2 * , / * 4 4 2; 2 - * 3 / P, * 3 ’ - / * 4 0 / ’ ’；* , - * 4 4 2 0； - 2 0 3 * 4 4 / R * 3 / ；, ’ 1 * / 0 , P 8 4 ’ * 3 / * 7 - 3 1 E 第F期孙国元等 非晶合金的晶化理论及几种 6 7 基非晶合金的晶化行为 万方数据