《原子尺度上相分離型合金熔體表征及非晶形成機制研究》是依託山東大學，由王麗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子尺度上相分離型合金熔體表征及非晶形成機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王麗
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
液相分離型合金在通常凝固條件下會由於重力作用而分層，使其套用受到限制，而近年來發展的多種凝固工藝控制合金的微觀組織使其具有新的用途，尤其是相分離型非晶的成功製備，為金屬多孔材料設計提供新的研究方向。因此對相分離型合金研究具有工程實際意義和科學意義。目前缺乏對該類合金系共性的認識，一些合金的液相分離行為發生在過冷液相區，而對液相分離過程及隨後凝固過程研究涉及較少。本課題以Fe-Cu、Cu-Co相分離型合金為例，採用分子動力學模擬，實現對相分離型合金熔體的結構、熱力學及動力學表征；研究熔體在過冷液相區相分離行為；在此基礎上採用多共晶成分疊加方法設計並製備相分離型非晶，探索共晶成分的負混合焓對合金熔體在快速凝固過程中團簇演變的影響，揭示相分離型非晶形成機制。通過以上研究為該類非晶合金的工業套用提供理論依據及技術支持，促進非晶合金領域的發展和深入。
結題摘要
相分離型合金在常規凝固條件下由於重力作用會出現偏析現象，導致其實際套用受到極大限制，近年來通過快速凝固等工藝可獲得特殊性能的相分離合金，尤其是相分離非晶合金的成功製備為非晶合金的設計套用提供了新的研究方向。目前對相分離合金熔體、相分離非晶的形成機制以及結構和力學性能之間的關係還缺乏認識，對相分離型非晶合金的研究具有重要的工程實際意義和科學價值。 本課題以Fe-Cu典型的難混溶合金為例，在原子尺度合金對熔體結構、熱力學、動力學性質進行表征，在此基礎上探討合金相分離機制。發現合金熔體具有正混合焓，同類原子間具有強烈的相互作用，相分離過程是上坡擴散過程，驅動力來自於合金系勢能的降低。Fe50Cu50和Fe75Cu25合金熔體快速凝固過程中在過冷條件下分別受調幅分解和形核生長機制控制，隨後在不同的冷速下形成不同的微觀組織。只有富Fe相區能夠形核，且晶體中出現孿晶，孿晶晶界處同類原子堆垛呈現出鏡像對稱。 對相分離Fe50Cu50非晶進行壓縮試驗，統計了不同相分離程度的非晶剪下變形區、短程有序結構及Voronoi體積隨壓縮變形的演變，探討了非晶結構的不均勻性與塑性變形的相關性，發現隨著相分離程度的增加，體系的自由體積降低，變形由巨觀上的均勻變形向非均勻變形轉變。提出團簇鍵長標準偏差的參數〖BLD〗_i，發現在熱弛豫和非熱壓縮變形過程中，較長的熱激活運動位移以及較大的剪下轉變具有較大可能性發生在BLDi大的區域。利用銅模吸鑄法製備出Zr65-xCu30Fex Al10（x=5和7.5 at.%）納米尺度相分離非晶合金，並對其室溫塑性進行探討，發現納米尺度分離相在非晶合金室溫塑性變形的過程中誘導形成多重剪下帶，特別是塑性變形後期在主剪下帶周圍形成多重剪下帶，並構成穩定體系，從而提高非晶合金的室溫塑性。
