基於相場法的非晶合金玻璃形成能力預測與成分設計

《基於相場法的非晶合金玻璃形成能力預測與成分設計》是依託華南理工大學，由王剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於相場法的非晶合金玻璃形成能力預測與成分設計
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王剛
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

非晶合金的玻璃形成能力（Glass forming ability, GFA）是製備大塊非晶材料的關鍵因素，對其進行科學有效的表征與預測是非晶研究領域的重要課題。目前已有的各種非晶合金GFA判據均只是特徵溫度的函式，紛繁複雜且不具有普適性。針對這一問題，本項目從熱力學和動力學這兩個基本層面出發，採用相場模擬的方法研究非晶合金熔體的凝固動力學過程，得到不同溫度下的等溫轉變曲線，測算臨界冷卻速率，並將之作為GFA的本徵性判據，探索影響臨界冷卻速度的控制因素及其規律，揭示各種熱力學參數和動力學參數與GFA之間的內在關係，研究大塊非晶合金具有高GFA的原因，為製備尺寸更大的非晶合金材料提供理論依據，並根據相場模擬結果進行合金體系選擇和成分設計，使其具有較高的玻璃形成能力，實現對本項目理論結果的實驗驗證。

結題摘要

本項目針對大塊非晶合金玻璃形成能力（Glass forming ability, GFA）的表征與預測這一重要科學課題開展系統研究，取得了一系列有特色的研究成果。採用相場模擬的方法研究了過冷金屬熔體的臨界形核勢壘，揭示了深過冷時實驗測得形核率遠高於經典形核理論預測值的原因；基於相場模擬結果，提出可採用臨界冷卻速度作為GFA的本徵性判據，並對多種非晶態合金體系的GFA進行了表征；模擬了Fe75B25合金中非晶轉變過程以及快速冷卻時晶相與非晶相的競爭形核長大過程，對Fe-B二元合金體系玻璃形成能力做了預測，與實驗結果相吻合；製備了大塊NdFeAl非晶合金，顯示出較好的硬磁性能。