《非晶形成能力與晶體生長行為的關係》是依託上海交通大學，由李金富擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非晶形成能力與晶體生長行為的關係
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李金富
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非晶形成合金多屬共晶體系，非晶形成能力的大小常與共晶共生生長與否聯繫在一起，但迄今為止尚缺乏足夠的實驗事實和堅實的理論分析支持這一論點。為此，本項目擬首先以容易獲得大過冷度的Ni-、Pd-基二元共晶系非晶形成合金為對象，在較寬的成分範圍內開展深過冷凝固實驗，監測凝固過程中試樣的溫度變化，測定快速凝固階段的晶體生長速度，分析凝固組織，建立凝固方式、晶體生長速度、固液界面結構特徵與合金成分以及過冷度的關係，同時實驗確定各成分合金的非晶形成能力，考察非晶形成能力是否與共晶生長方式間存在必然聯繫，並分析其緣由。其次，在上述二元共晶合金的基礎上添加第三組元，考察晶體生長行為的變化情況及其對非晶形成能力的影響，並闡明其機制。相關研究工作的開展，將有助於完善非晶形成的晶體生長控制理論，並為包括第三組元選擇在內的非晶合金成分設計提供理論依據。
結題摘要
非晶形成能力是材料科學和凝聚態物理領域重要的理論問題之一，但時至今日人們對其物理本質尚不完全清楚。為此本項目以Pd-P和Pd-Ni-P合金為對象，進行了不同過冷度下的凝固實驗，分析了快速凝固階段的溫度再輝行為和凝固後的組織特徵，並通過吸鑄楔形試樣確定了各成分合金的非晶形成能力。結果表明：P含量為14.3-18.6 at.%的Pd-P合金，在較小的過冷度下凝固時，晶體生長方式隨成分而變化。過冷度大於約210 K時，則均僅發生Pd6P/Pd3P共晶的析出。然而，隨著合金成分偏離非晶形成最佳成分Pd82.8P17.2，合金的非晶形成能力迅速降低，與此同時高過冷度下Pd6P/Pd3P共晶生長的速度上升。Pd82.8P17.2和Ni80.4P19.6合金以不同的比例混合形成Pd-Ni-P三元合金，儘管新的合金高過冷度下並非進行共晶凝固，但其晶體生長速度隨另一種組元加入量的增大而急劇減低，伴隨出現非晶形成能力的大幅度提高。對Cu100-xZrx (x = 41.18-66.67)二元非晶合金的結構進行分子動力學模擬發現，雖然Cu為中心的二十面體的數量較多，並且具有較強相互連線形成中程式的能力，但在非晶形成能力較強的x = 44 和 x = 50成分處，非晶合金的局域結構與其周圍成分相比並沒有表現出明顯的不同。上述研究結果表明，合金非晶形成能力的大小主要取決於晶體生長動力學，不能簡單以合金在大過冷度下是否進行共晶凝固以及非晶（熔體）具有什麼樣的局域結構來分析比較。項目發表論文8篇，國際學術會議報告1次，國內學術會議邀請報告3次，培養博士生4人，碩士生1人。
