快凝合金过热液体脆性与固体弹性和热稳定性的相关性研究

In the present project, the rapidly solidified alloys are mainly chosen as the research object for the study of the dynamic characteristic of superheated liquids, the elastic properties and the thermal stability of the rapidly solidified solids.The dynamic properties around the liquidus of metallic glass formers and non-metallic glass formers will be investigated. The fragility characteristics of superheated liquids are revealed from the microscopic angle and the internal essence are explored. The correlations of the fragility of superheated liquids with glass formation and non-glass formation will be built. The relationships between fragility of superheated liquids and the parameters of elasticity and thermal stability will be established by investigating the elastic properties and thermal stability of rapidly solidified solids. Based on the relationships, the dynamic models are proposed to predict the elastic properties and thermal stability of rapidly solidified solids. The results will be helpful to understand the dynamic characteristics of liquids in essence and the hereditary behaviors of the dynamic characteristics during the liquid-solid transition. They can deepen understanding of the essence of glass transition and extend the investigation and application of fragility of superheated liquids from the glass field to the whole metals and alloys field. In application, the research results can be applied to the design and the preparation of materials and the prediction of properties during the production process of rapid solidification.

本项目以快凝合金为研究对象，从过热液体的动力学特征、微结构、固体的弹性行为和热稳定性等问题入手，分别研究玻璃形成合金和非玻璃形成合金过热液体在液相线附近的弛豫动力学行为；从微观角度出发，揭示过热液体脆性特征，探索过热液体脆性行为的内在本质，建立过热液体脆性与金属玻璃形成和非金属玻璃形成之间的联系；通过研究快凝固体的弹性行为与热稳定性，建立过热液体脆性与快凝固体弹性参数和热稳定参数之间的相关性，并建立基于过热液体脆性预测快凝固体弹性行为和热稳定性的动力学模型。研究结果将有助于从本质上认识液体的动力学特征及其在液-固转变过程中的遗传行为，加深对玻璃转变本质的理解，同时将液体脆性的研究与应用扩展到整个金属和合金领域；在应用方面，可用于指导快凝生产过程中材料的设计、制备和性能预测。

快凝合金的组织和性能在很大程度上取决于液体的性质和微观结构，建立液体行为和固体物性之间的关联，对揭示液-固转变本质具有非常重要的理论和实践意义。本项目以快凝合金为研究对象，分别研究玻璃形成合金（非晶形成合金）和非玻璃形成合金过热液体脆性特征，探索过热液体脆性与金属玻璃形成以及与固体的弹性与热稳定性之间的相关性；另外还研究了液体的热历史（重熔和过热处理）对非晶合金的形成以及性能的影响。具体研究成果如下：.1.揭示了玻璃形成合金与非玻璃形成合金过热液体脆性的区别，建立了过热液体脆性与固体热稳定性参数之间的关系。发现同一体系的铝基非晶形成合金过热液体脆性参数与非晶的晶化开始温度存在负的线性关系；对于非玻璃形成合金来说，在同一体系合金中过热液体脆性参数与固体的热膨胀系数也存在负的线性关系。研究结果表明，可以通过研究快凝合金的液体脆性预测固体的热稳定性，进一步证实了液固之间的遗传性。.2.揭示了铝基非晶合金的过热液体脆性参数与固体弹性性能之间的联系，发现同一体系铝基非晶合金中，过热液体脆性参数与弹性参数之间存在正的线性相关性，可利用此关系预测非晶形成固体的弹性。.3.探索了液体的热历史对非晶合金形成能力与性能的影响。发现经过重熔和过热处理后，非晶形成合金的玻璃形成能力提高了，热稳定性和耐腐性也得到了明显提高。进一步揭示了液固遗传性在非晶合金形成过程中的重要作用。