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U基非晶的形成规律与晶化机制

文章来源:科技信息中心编辑室   时间:2018-01-22 访问数:

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近几年来,本课题组与大连理工大学合作成功设计出多个系列的铀基非晶合金,同时考察了结构、制备方法、热稳定性、力学与电化学性能等,但是,对于这类特殊非晶的形成规律、晶化机制一直少有关注,而国内外也鲜见相关报道。研究非晶合金的形成规律、晶化机制不仅可以进一步指导合金设计,还能为这类合金的实用性评估提供一定依据。基于U-Co-(Al, Sn, Si, Be, Cu, Pd, Y, Zr)体系,本研究工作揭示了铀基非晶合金的形成规律与晶化机制。

1  非晶形成与基础参数的关系

从合金化组元的熔点、电负性、混合焓角度进行剖析,初步揭示了铀基合金的非晶形成能力与这些参数之间的内在关联性(见图1)。结果表明,具有低熔点、适中电负性和高碳混合焓等特性的元素有利于非晶形成。

U基非晶的形成规律与晶化机制

2  非晶形成与原子结构、电子浓度的关系

针对U-Co-Al系非晶的成分特征,揭示出铀基合金的非晶形成能力与其原子结构、电子浓度有关(见图2)。当内部原子有利于形成配位数12的二十面体团簇结构时,合金的非晶形成能力和稳定性明显增强。

U基非晶的形成规律与晶化机制

3  非晶的晶化机制

针对具有玻璃转变的U-Co-Al非晶合金成分,利用非等温晶化测试方法,获取了铀基非晶合金晶化过程中激活能与Arami指数随晶化体积分数的演化规律,揭示出铀基非晶合金晶化过程主要由形核过程主导,如图3所示。

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