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本文利用熔体黏度测试、XRD射线衍射分析、高温DSC分析以及凝固组织观测等方法研究了Al—Mg系合金的熔体黏度随温度和成分变化的规律,并结合快速凝固技术,分析了合金熔体状态与其非晶形成能力的相关性。
作者系统地测试了630℃~1050℃内Al90Mg10合金和Al84Mg10Ce6合金熔体黏度的变化。发现两种合金的黏度都随温度的升高而降低,但是Al90Mg10合金的黏度—温度曲线是连续的,没有出现异常转变点,在此温度区间的熔体,通过熔甩工艺制备的薄带均不是非晶态,只得到晶粒细化的合金。适量Ce元素的加入有利于合金非晶形成能力的增强,Al84Mg10Ce6合金的黏度变化曲线上出现了两个黏度突变点,分别约为770℃和880℃,从而将黏度曲线分为三个温度区间,即高温、中温和低温区间。但一定试验条件下,只有850℃的合金熔体,能通过熔甩工艺获得完全非晶态薄带。因此,850℃左右的合金熔体具有较强的非晶形成能力。Al—Mg系合金的熔体与其非晶形成能力之间具有一定的相关性。
本文给出边缘合金脆性系数的计算过程,探讨了Al84Mg10Ce6合金的脆性强度以及合金脆性与非晶形成能力之间的关系。脆性概念提出之始就引起了人们广泛的关注。揭示液体的脆性本质是揭示玻璃转变,认识玻璃态物质的关键。对这一类物质的研究不仅可以发现它与聚合物等其它类物质在有关脆性方面的共性和差别,从而深化对脆性本质及其它相关现象的理解。更重要的是,金属材料本身也要求对它们的玻璃转变过程及过冷液体进行研究,以达到深过冷的目的,制得具有大尺寸稳定的金属玻璃,这具有非常重大的意义。本文针对边缘合金的玻璃转变过程不明显以及无过冷液相区的特殊现象,比较分析了液体脆性系数的直接和间接计算方法。研究证实,边缘合金过热液体的脆性系数越大,其非晶形成能力越差。控制1.05Tg以上温度范围内的结构驰豫过程是制备Al84Mg10Ce6非晶材料的关键。过热液体的脆性有望作为评价合金非晶形成能力的新的判据。
对Al84Mg10Ce6非晶合金进行晶化处理发现,其晶化析出相有别于Al—RM—Ce系非晶。Al84Mg10Ce6非晶合金晶化时Al12Mg17相或Al4Ce相先于α—Al相析出。加热到325℃下保温30min后的Al84Mg10Ce6非晶合金晶粒长大至1μm左右,而在385℃下保温30min后则长大至3μm左右。