金属玻璃形成液体的热力学特性

摘要

通过分析规则熔体的热力学模型,计算了典型金属玻璃的熔体混合焓Δhmix和混合熵Δsmix.结合临界冷却速率,归纳出典型金属玻璃形成液体的热力学特性, 并提出基于原子尺寸、元素组成以及元素之间混合焓等参数的形成大块金属玻璃的成分判定方法.结果表明,当Δ H mix<-15 Kj·mol-1且Δsmix＞0.6J·K-1mol-1时,合金易于形成大块金属玻璃.金属玻璃的临界冷却速率 Rc具有明显的尺寸效应,其值与熔体的Δsmix值呈指数关系,可以用 Rc＝42.24×104exp(-13.91ΔSmix)+19.66粗略判断.运用该方法成功设计并制备出远离原有Zr基大块金属玻璃形成区域(55at%-65at%Zr)的Zr40Al10Ni15Cu35 和四元Fe-B基Fe53Co5Nd12B30大块金属玻璃.