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专利号: 2023105469683
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于熔化熵和金属间化合物的金属玻璃的成分设计方法,包括以下步骤:(1)将选择的二元金属间化合物分别进行程序升温热处理,检测得到每种二元金属间化合物的熔化峰;

通过所述熔化峰得到每种二元金属间化合物的起始熔化温度并作为相应二元金属间化合物的熔点;

利用所述每种二元金属间化合物的熔化峰计算得到相应二元金属间化合物的熔化焓,然后利用公式(1-1)计算得到相应二元金属间化合物的熔化熵;

ΔSm=ΔHm/Tm (1-1);

其中,Tm为熔点,ΔHm为熔化焓,ΔSm为熔化熵;

(2)按熔化熵的大小,对所述步骤(1)中二元金属间化合物的进行排序,之后选定n种低熔化熵二元金属间化合物{A1,A2,…,An}作为待设计的金属玻璃的形成组成,其中,An为第n种熔化熵最低的二元金属间化合物的化学式;

利用公式(1-2)计算得到每种所述低熔化熵二元金属间化合物的过剩熔化熵;

ΔSm-exc=ΔSm-∑xiΔSm-i (1-2);

其中,ΔSm-exc为过剩熔化熵,xi为低熔化熵二元金属间化合物中元素i的摩尔百分比,ΔSm-i为元素i的熔化熵;

采用杠杆原则,基于熔化熵和过剩熔化熵,利用公式(1-3)和(1-4)计算出每种低熔化熵二元金属间化合物的摩尔百分数,再利用公式(1-5)计算得到设计的金属玻璃的成分;

α1ΔSmA1=α2ΔSmA2=…=αnΔSmAn (1-3);

α1ΔSm-excA1=α2ΔSm-excA2=…=αnΔSm-excAn (1-4);

Cam=α1[IMC(A1)]+α2[IMC(A2)]+…+αn[IMC(An)] (1-5);

其中,αn、ΔSmAn和ΔSm-excAn分别为第n种低熔化熵的二元金属间化合物An在金属玻璃中摩尔百分数、熔化熵和过剩熔化熵;Cam为设计的金属玻璃成分。

2.根据权利要求1所述的成分设计方法,其特征在于,所述步骤(1)中选择的二元金属间化合物根据待设计的金属玻璃的元素成分以及低熔点原则进行选择。

3.根据权利要求1所述的成分设计方法,其特征在于,所述步骤(1)中检测所述每种二元金属间化合物的熔化峰的设备为差示扫描量热仪。

4.根据权利要求1所述的成分设计方法,其特征在于,所述步骤(1)中程序升温热处理的速率为10K/min。

5.根据权利要求1所述的成分设计方法,其特征在于,所述步骤(1)中通过所述熔化峰得到每种二元金属间化合物的起始熔化温度并作为相应二元金属间化合物的熔点,具体标定方法为:在所述熔化峰前平缓处向右拉一条直线,同时沿着熔化峰左侧斜率最大处拉一条直线,两直线相交处对应温度作为二元金属间化合物的熔化起始温度,即相应二元金属间化合物的熔点。

6.根据权利要求1所述的成分设计方法,其特征在于,所述步骤(2)按熔化熵的大小,对所述步骤(1)中二元金属间化合物的进行排序,之后选定n种低熔化熵二元金属间化合物{A1,A2,…,An}作为待设计的金属玻璃的形成组成,具体方法为:按熔化熵的大小,对所述步骤(1)中二元金属间化合物的进行排序,根据待设计的金属玻璃的元素成分和低熔化熵原则,选择熔化熵最低的二元金属间化合物,每个二元相图中化合物选定数≤2。

7.一种权利要求1所述的设计方法的应用,其特征在于,将所述基于熔化熵和金属间化合物的金属玻璃的成分设计方法应用于Cu-Zr-Hf合金系、Cu-Ni-Zr-Hf合金系、Zr-Ti-Be合金系和Zr-Cu-Ag合金系。