Cu基块体非晶合金的离子注入及磁电阻效应研究

摘要

本文采用铜模真空吸铸法成功制备了Cu55Zr40Al5和Cu48Zr45Al7两种成份的片状块体非晶合金并对其进行了离子注入处理，利用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、四探针法和X射线光电子能谱(XPS)等检测手段，研究了块体非晶合金Cu48Zr45Al7的晶化行为，块体非晶合金Cu55Zr40Al5的力学性能，注入离子的浓度分布，以及离子注入后非晶合金的相结构、显微硬度(HV)和磁电阻(MR)效应。得到如下的研究结果： 1.块体非晶合金Cu48Zr45Al7的玻璃转变温度Tg、晶化初始温度和Tx、晶化峰值温度Tp和过冷液相区宽度△Tx均随升温速率的增加而增大，具有显著的动力学效应，当其在升温速率为很小的情况下，晶化初始温度Tx会趋于恒定温度值492.5℃；块体非晶合金Cu55Zr40Al5试样的显微硬度(HV)数值随着退火温度的升高而变大，进行退火后的合金具有良好的耐磨性。 2.钴离子和钼离子注入非晶合金试样后的DSC曲线晶化峰面积变大，晶化特征温度Tx和Tp的值均减小；表层基本保持着非晶弥散的漫射峰(35°-45°)，但是在漫射峰附近(约32°)出现了较为明显的晶化衍射峰，主要有ZrO2等化合物晶化相形成；高能金属离子注入提高了块体非晶合金的表层显微硬度。 3.钴离子注入块体非晶合金Cu48Zr45Al7表层后，其注入最大深度约为200nm，从表面至20nm时，钴元素浓度逐渐增大，随后深度增加至105nm范围内，其浓度逐渐减小，在105-130nm区间内，钴元素浓度逐渐增大到最大值，其后随着深度的增加，钴元素浓度逐渐减小，直至消失。 4.离子注入后片状块体非晶合金表层电阻率变小，片状块体非晶合金Cu48Zr45Al7注入钴离子后，在恒定负载电流下，MR值随着磁场的增大而变大，且负载电流越小，其磁电阻效应越明显；在恒定的磁场下，随着负载电流的增加，其MR值逐渐减小，最后趋近于零，且磁场强度越大，这种现象越明显。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 Cu基块体非晶合金的研究概况

1.2块体非晶合金的制备方法

1.3离子注入技术

1.3.1离子注入技术

1.3.2离子注入金属表面改性的影响因素及应用

1.3.3 MEVVA源金属离子注入

1.4磁电阻效应

1.5选题意义及主要内容

第二章实验方法

2.1试样制备方法

2.1.1实验设备及基本原理

2.1.2合金体系成份的选取

2.2块体非晶合金的制备

第三章块体非晶合金的热学及力学性能

3.1块体非晶合金晶化动力学分析方法

3.1.1 Kissinger法

3.1.2 Ozawa法

3.2 Cu48Zr45Al7块体非晶合金的晶化行为

3.2.1 Cu48Zr45l7块体非晶合金表观激活能的计算

3.2.2结果与分析

3.3热处理对Cu55Zr40Al5块体非晶合金的硬度及摩擦性能影响

3.4本章小结

第四章Cu基块体非晶合金的离子注入及对其性能的影响

4.1实验方法

4.1.1样品的预处理

4.1.2实验设备

4.1.3离子注入工艺参数

4.2离子注入后的相结构

4.3离子注入对晶化行为的影响

4.4离子注入对显微硬度的影响

4.5钴元素的浓度分布

4.6本章小结

第五章Cu基块体非晶合金离子注入后的磁电阻性能

5.1电阻率的测量方法

5.2离子注入对电阻率(无磁场)的影响

5.3 Cu基块体非晶合金离子注入后的磁电阻效应

5.3.1颗粒体系的磁电阻效应

5.3.2离子注入后的磁电阻性能

5.3.3分析与讨论

5.4本章小结

结论

论文创新点

有待进一步开展的工作

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢