U基非晶的形成规律与晶化机制

 共1页  1 

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。

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。

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。