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摘 要

镁基非晶合金具有高玻璃形成能力（GFA），可制得厚度大于5mm的完全非晶态样品，这些合金具有潜在的工程应用价值。本实验先通过高频感应熔炼炉熔化 Mg、Ni和Sn的混合物来制备Mg₈₀Ni₂₀，Mg₈₀Ni₁₅Sn₅，Mg₈₀Ni₁₀Sn₁₀合金，再通过单铜辊甩带法将混合物制成宽约5 mm，厚约100μm的合金条带，并使用用XRD、TEM、DSC等分析测试方法对试样进行了性能表征及对比。在不同升温速率下的持续加热晶化行为研究表明，Mg-Ni-Sn非晶合金的动力学行为与升温速率有关，不仅有较好的热稳定性而且还有良好的抗晶化能力。基辛格方程计算所得的晶化激活能表明，非晶合金的形核和长大行为在不同晶化阶段有不同的表现。Mg-Ni之间的负混合热最小, 并且Mg₈₀Ni₁₅Sn₅和Mg₈₀Ni₁₀Sn₁₀合金的非晶相为Mg₂Ni, 它增加了合金元素之间混合的负热量，形成了紧密的无规堆叠结构，玻璃的可成形性提高是由于Sn增加了固液界面能晶核被抑制，所以长距离原子重排的难度增加了，晶体的生长也被抑制。在Mg-Ni-Sn非晶合金中非晶相Mg2Ni的负混合热的增加是由于Sn元素的加入。非晶形成能力加强，其GFA与Sn含量成正比，添加Sn可以增加二元体系的玻璃形成范围和非晶相的热稳定性。

关键词：非晶合金；晶化动力学；晶化激活能

Crystallization Kinetics of Mg-Ni-Sn Amorphous Alloy and Microstructures Characterization

Abstract

As a new material, amorphous alloy has attracted more and more attention worldwide. Amorphous alloys have excellent properties, so the research of amorphous alloys has always been a hot issue.In this experiment, Mg₈₀Ni₂₀, Mg₈₀Ni₁₅Sn₅, Mg₈₀Ni₁₀Sn₁₀ alloys were prepared by melting a mixture of Mg, Ni and Sn in a high-frequency induction melting furnace, and then the mixture was made into alloy strips with a width of about 5 mm and a thickness of about 100 μm by a single copper roll strip . The obtained samples were characterized and compared by XRD, TEM and DSC. The glass transition and crystallization behavior of amorphous alloys is a temperature-dependent kinetic behavior; the area of crystallization peak increases with the increase of the heating rate of the alloy, indicating that increasing the heating rate can promote crystallization and has a significant Kinetic effects. With the increase of the heating rate, the characteristic temperature value of the crystallization of the alloy increases accordingly; with the increase of the heating rate, the position of the crystallization peak of the Mg-Ni-Sn amorphous alloy moves to the high temperature direction. This shows that increasing the heating rate can promote crystallization and has a significant kinetic effect.

Keywords: amorphous alloys; crystallization kinetics; crystallization activation energy

目录

摘要Ⅰ

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1引言 1

1.2 非晶合金概述 1

1.2.1非晶合金及其发展 1

1.2.2非晶合金的结构特征 2

1.3非晶合金的形成机理 2

1.4非晶合金晶化动力学原理 3

1.5研究内容及实验方法 5

1.6研究或解决的问题 5

第二章实验部分 6

2.1实验材料及仪器 6

2.2 实验内容 6

2.2.1实验流程 6

2.2.2 合金条带制备 7

2.3实验分析与表征方法 8

2.3.1 X-射线衍射 8

2.3.2 透射电子显微镜 8

2.3.3差示扫描量热分析 8

第三章实验结果与讨论 9

3.1 Mg-Ni-Sn的相成分组成 9

3.1.1 Mg-Ni二元合金相图 9

3.1.2 Mg-Sn二元合金相图 9

3.1.3 Ni-Sn二元合金相图 10

3.2 X射线衍射表征 11

3.3晶化动力学 11

3.3.1 DSC实验结果分析 11

3.3.2 Kissinger法计算激活能 14

3.4 显微组织表征 16

3.4.1相组成及分布特征 16

3.4.2析出相特征表征 17

3.5 晶化动力学分析 18

3.5.1 晶化过程分析 18

3.5.2等温退火过程分析 19

第四章结论及展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 23

致谢 25

1. 绪论

1.1引言

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