Cu-Zr-Ni-Al大块非晶合金的制备及其力学性能研究(2)
不过，它在多个晶格常数范围之内具备了短程有序,所以它在不管无序(成分)无序,还是物理(或结构)非晶态合金的宏观上面,都表现出来各个向同性而且化学平均。从热力学的这一个角度来看,只对应势能函数的局域最小值,而且非晶态合金的结构是亚稳态[2]。 晶合金材料的结构和玻璃是很相似的,故我们又将其命名为大块金属玻璃，是这十几年来国际上迅速研发起的一种先进的材料[3]。在大量的开发和研究的工作之中表明了，大块非晶合金材料有较好的应用前景，因其在很多实用性能方面拥有特别明显的一个优势[4]。 一九八零年的后期，日本的著名学者 Inoue(井上明久)，他领导了一个课题组，他们在非贵金属系大块非晶合金制备这一领得到了同行的认可，因其在这一领域域获得了较大的突破。 一九九零年代之后， 我们在大块非晶合金的制备技术这一领域做出了突破性的进展。在 Zr[5]基、Pd 基、Cu基[6]、Fe基[7]、Mg基[8]、Ni[9]基、Ti 基[10]、Co 基[11]、等系统中成功的制作出了大块非晶合金。比如 Jonhson 等人研究了Zr-Ti-Cu-Ni-Be合金体系。他的非晶形成的能力和传统的氧化物玻璃基本接近。对于大块非晶合金成为了一种新型的工程材料[12]，因为这一系列的进展，令其在这方面获取了一定的基础，而且令大块非晶合金在一些应用领域之中发展越来越远。和传统的晶态合金材料相作比较，大块非晶合金拥有较为优秀的力学性能。Zr 基的非晶合金，在高速载荷的作用下拥有很高的动态断裂韧性强度，其断裂韧性将近 60MPa•m1/2。这一特性令其在侵彻金属之时具备了一定的自锐性，在应用上面其成为当今世界上已经发现的最为优秀的穿甲弹芯材料之一[13]。 除此之外， 很大以部分的大块非晶合金材料和与他同类的一些晶态合金材料相比较，它拥有了更强的硬度， 所以更适用于制作比传统材料更具有耐磨性的各种机械零部件[14]。 1.2 大块非晶合金的形成机理与形成条件 这里我们采用避免凝固过程中的晶体形核和长大的方法，使得玻璃态的合金的形成。在为了可以获得不一样特性的一种新型的亚稳材料中，我们知道与它成核过程密切相关联的一个是过冷，所以控制过冷度的程度来操控它的成核。
对于液态的固化，我们通过两种途径使之呈现，一种是迟缓冷却来使得体积不连续的改变来呈现晶化态，另一种是迅速的冷却体积的连续转变显现玻璃态。当液体处于冷却的过程当中，粘度持续的增加，原子的迁移动力学过程变得缓慢，晶化过程也遭到了抑制，于是就能够使之成为我们预想的玻璃态[15]。因为从热力学的角度上，他的非晶合金是一种亚稳态，而从热力学上晶态合金的角度上，他是一种稳定态，所以处在某一定的温度之下的过冷液体，将会趋向形成晶化转变，这就和预想的非晶转变发生了冲突[16]。但是热力学只是预言了某一种转变的趋向，详细的转变过程还需要取决于动力学因素，所以非晶合金制备的原理简单地说就是：避免推迟均匀形核和非均匀形核。 1.3 大块非晶合金的基本特性 1.3.1大块非晶合金的结构特征 通过非晶态的衍射图象与多晶衍射图象的对比，我们发现了：非晶体之中发现没有规取向、数量较多的小有序畴，其中的小有序畴的均匀尺寸是很小。即使总体的非晶之中的原子排列是紊乱的,可这其中的小有序畴中和他的原子周围的原子的排列仍然具备一定的规律,他体现出了一定的几何特性。非晶态构造的基础性的特征就为短程有序且长程无序[17]。我们将这些在某一个原子周围的近邻原子，他们规则的排列称为短程序。在非晶态的结构的短程序之中可以分为两种类型,一种是化学短程序，另一种是几何短程序[18]。对于化学短程序就是，在多元系之中,任何一类原子的周围,根据原子间的相互作用的一些特点，它的近邻原子分布并不是随机排列的，而是任意分布的,不过他们附近的一些原子键的分布是具备一定的规律性。更深一步的来说，非晶态材料在它的微观结构上应该拥有以下的三个基本的特征: (1)其结构上在小区间之内具备短程有序，次近邻和近邻的原子键合（如原子间距