工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃與雜質元素的作用

《工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃與雜質元素的作用》是依託江蘇大學，由吳繼禮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃與雜質元素的作用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳繼禮
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

簡單的製備技術與廉價的使用原料成為了推動塊體金屬玻璃廣泛推廣和規模套用的必要條件。本項目擬用工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃，系統分析工業原料中雜質元素的類別、含量與存在形式對玻璃形成能力和塑性的影響，充分利用雜質元素對玻璃形成能力與塑性的正面效應，有效改善雜質元素在其中導致的負面影響。探明工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃的雜質允許範圍，明確高玻璃形成能力兼顧顯著塑性的Cu基塊體金屬玻璃的成分與結構特徵，揭示工業原料製備Cu基塊體金屬玻璃的可行性並獲得關鍵技術，為其廣泛推廣和工業生產提供可靠的理論支撐及技術指導。本項目的實施可獲得低鋯富銅鈦兼顧高玻璃形成能力與顯著塑性的低成本Cu基塊體金屬玻璃，並對揭示塊體金屬玻璃的形成與關鍵製備技術具有重要的學術意義以及突出的新穎性和必要性。

結題摘要

簡單的製備技術與廉價的使用原料成為了推動塊體金屬玻璃廣泛推廣和規模套用的必要條件。本項目基於合金化理論，通過分析工業原料中常見雜質元素對銅基塊體金屬玻璃形成能力的作用規律以及與合金性能的關在線上制，嘗試探明雜質元素在銅基塊體金屬玻璃製備過程中扮演的角色。以二元CuTi金屬玻璃薄膜為研究對象，揭示成分變化與結構弛豫的關係，探明了Ti含量相對較高的Cu42Ti58金屬玻璃薄膜具有更為鬆弛的結構狀態，這為富銅鈦兼顧塑韌性的銅基塊體金屬玻璃製備提供了成分的調控規律；以“多元”合金元素的思路釐清多種雜質元素同時存在對玻璃形成能力及其變形機制的作用機制，分別研究了Y、Co、Mn元素對銅基塊體金屬玻璃的玻璃形成能力與過冷液相區內粘度的變化規律，得到了合理控制合金元素Mn的含量，可以實現對基體玻璃形成能力的提高。以Al、Ni、Si作為合金元素添加至銅基塊體金屬玻璃中，研究了合金元素對基體結晶動力學的影響，揭示了Al、Ni和Si合金元素的添加並未較大地影響到金屬玻璃結晶過程中的形核和長大過程，但對該過程涉及的能量勢壘變化影響較大。藉助於難熔金屬元素Nb添加Cu基金屬玻璃中構建的具有不同尺寸析出相的複合材料，提出了基於Kelvin模型對應力-時間進行擬合分析鋸齒流變行為方法，與現有方法具有較高的吻合性。研究Ta元素增強Cu基金屬玻璃中，建立了金屬玻璃的蠕變激活體積-蠕變應力-蠕變溫度的關係圖，揭示了蠕變激活能受控於金屬玻璃的蠕變激活體積。本項目取得的部分成果可以有效地消弱低純粗銅原料中雜質元素對於玻璃形成能力“惡化”的負面效應。本項目的實施並對揭示塊體金屬玻璃的形成與關鍵製備技術具有重要的學術意義以及突出的新穎性和必要性。