Page 38 - 理化检验-物理分册2023年第一期

王大刚, 等: 金属玻璃热力学特征温度的表征方法

试样的 小; 在玻璃态时, 内耗随温度变化很小, 一旦温度达
表2 Zr 60 Cu 28 Al 12 和 Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5
( 由 DIL热膨胀系数曲线获得)
T g 和T x K , 合金进入黏流态, 内耗急剧增大; 当试样结晶
到T g
试样
后, 由于晶体相和未结晶的黏流体相互摩擦, 内耗还
T x1
T x2
T g
- 730.6 -
Zr 60 Cu 28 Al 12
会继续急剧增大, 所以图4中玻璃化转变和结晶过
654.0 725.5 755.5
Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5
程都对应损耗角正切值的峰值 [ 5-6 ] 。以玻璃化转变
试
图 4为Zr 60 Cu 28 Al 12 和Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5 , 以结晶转变的峰值作为试
的开始点作为试样的T g
样的 DMA 测试结果。由图 4 可知: 损耗角正切值
样的T x , 结果如表3所示。
反映了试样在振动条件下内耗( 内部损耗模量) 的大

试样的 DMA测试结果
图4 Zr 60 Cu 28 Al 12 和 Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5
试样的 曲线的拐点基本相同, 与 DSC曲线的转变中点也很
表3 Zr 60 Cu 28 Al 12 和 Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5
( 由 DMA测试结果获得)
T g 和T x K 相近。对于结晶过程, 从 DMA 的损耗模量曲线上
试样 T g T x
很难界定起始点, 所以采用峰值来定义试样的 T x 。
Zr 60 Cu 28 Al 12 664.7 716.9
合金, DMA 法表
对于只有一步结晶的 Zr 60 Cu 28Al 12
Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5 654.0 724.0
征的结晶温度比 DSC 和 DIL 法分别降低了 7.8 ,

3 综合分析 13.7K 。对于两步结晶的 Zr 63.78 Cu 14.72 Ni 10 Al 10 Nb 1.5
合金, DMA 损耗模量曲线只有一个主峰, 对应产生一

用 DSC , DIL 和 DMA3 种方法都可以表征金 定结晶度时的内耗, 很难分离多个连续的结晶过程,
属玻璃的热力学参数, 但3种测试方法得到的结果 升高
DMA 法测试的结晶温度比 DSC 法测试的 T x1
有一定的差异。 DSC 是测试热效应的变化, 试样和 相当。这可能是因为
了14.2K , 与 DIL法测试的T x1
温度计直接接触, 感应最快, 表征的热力学温度最 两步结晶的初晶相析出数量较少, 对内耗的增加贡献
低。 DIL 表 征 玻 璃 化 转 变 的 灵 敏 度 比 较 小, 不大, 直到主结晶相析出后, 其内耗才达到峰值。
合金玻璃化转变对应的体积膨胀不明
Zr 60 Cu 28Al 12 4 结论
显, 无法从 DIL曲线上界定玻璃化转变过程。采用
DIL 法测定的结晶温度是黏性流动的停止点, 也就 ( 1 ) DSC , DIL和 DMA 法都能表征金属玻璃的

是温度升高导致的玻璃流体黏度下降和结晶固体使 。
T g 和T x
合金黏度上升达到平衡时对应的温度, 这时金属玻 ( 2 )采用 DSC法的转变中点、 DIL 法的拐点及

璃对应的状态是已经发生了部分结晶, 而 DSC 曲线 , 测试结果相
DMA 法的起始点表征金属玻璃的 T g
对应的是开始发生结晶时的放热点, 所以 DSC 测试 差不大。

结果比 DIL测试结果低。 比 DIL 法敏感,
( 3 ) DSC 和 DMA 法表征 T g
DMA 法表征热力学参数主要是通过内耗的变 部分金属玻璃用 DIL 法很难界定玻璃化转变过程
化来反映。在动态载荷作用下, 试样内部原子的移 的拐点。
动跟外部的振动载荷不同步, 从而产生内耗。当试 ( 4 ) DSC 和 DIL 法都能分离多重结晶过程,

样发生玻璃化转变或结晶时, 内耗急剧增大, 在转变 DSC法表征的结晶温度比 DIL 法低, DMA 法很难
到一定程度时, 达到峰值。试验结果表明, 当以玻璃 分辨多重结晶过程, DMA 法表征的结晶温度比
时, DMA 测试结果和 DIL
化转变的起始点表征 T g DSC和 DIL法低。 ( 下转第46页)
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