新型Pr基大块高铝球石的形成及性质研究

　　以新型的Pr-Cu-Ni-Al系大块高铝球石作为研究对象，对这一体系的非晶形成范围、形成能力以及热学性质进行了研究和分析。进而选取其中非晶形成能力最好的Pr60Cu20Ni10Al10样品，进行了超声、晶化动力学、过冷液态的性质，高铝球石转变和弛豫行为的研究。用铜模吸铸方法获得的Pr60Cu20Ni10Al10非晶样品的最大直径为5毫米，这种新的Pr基大块高铝球石具有明显的高铝球石转变和稳定的过冷液相区，其高铝球石转变温度很低，在升温速率为10K/min时为409K，而且这种样品常温下呈现顺磁性。在本文所研究的成分范围内，随着Al含量(at%)的增加，Pr-Cu-Ni-Al系高铝球石的非晶形成范围会向Pr含量低的区域移动，而Cu和Ni的含量则会呈现阶梯状的递减。当Al含量过低(≤10)或过高(≥40)时，该体系的非晶形成范围会变得很小，甚至无法形成完全非晶。对这个体系来说，几种常用的高铝球石形成能力的判据如γ、过冷液相区宽度ΔT和约化高铝球石转变温度Trg得出的结论和实验上得到的结果是不一致的。说明这几种判据不能准确的预测Pr-(Cu-Ni)-Al系高铝球石的高铝球石形成能力，对高铝球石的形成机理的研究还有待深入。

　　研究Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6RE2(RE=Y，Gd，Er)块体高铝球石压缩断裂行为时，Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6Y2高铝球石的显微硬度值最高为Hv1345，其次为Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6Er2高铝球石，压缩断裂强度值也符合显微硬度的规律；三种试样断裂前应力-应变整体上均具有较好的线性关系，并且不存在塑性变形阶段，断裂角接近0°，断口形貌均出现明显的片层撕裂组织或台阶形貌，为典型的脆性断裂。原因可能就是由于块体非晶试样中含有微量的淬火硬质相、氧化物等杂质、浇铸时形成的微气孔缺陷等引起的。同时测定了Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6RE2(RE=Y，Gd，Er)高铝球石的磁性能，它们的矫顽力分别为：264.94Oe、260.7Oe、408.76Oe，均属于半硬磁性材料，矫顽力Hc和饱和磁化强度Ms均随着所添加稀土高铝球石元素的原子序数的增加而先减小后增加。在研究冷却速率对Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6Er2高铝球石的非等温晶化动力学及磁性能的影响时，差示扫描量热法(DSC)非等温实验表明：三种Co(48)Cr(15)Mo(14)C(15)B6RE2(RE=Y，Gd，Er)块体高铝球石的非等温DSC曲线只出现一个放热峰且两侧不对称，表明加热速率对DSC曲线的形状、晶化激活能和晶化模型都有很大的影响。利用Kissinger法和Ozawa法分别计算了不同冷却速率下的Co(48)C(15)Mo(14)C(15)B6Er2高铝球石棒的晶化激活能。

　　同其它几种典型的大块高铝球石相比，Pr60Cu20Ni10Al10大块高铝球石的杨氏模量、剪切模量和体弹模量明显要低得多，而泊松比同其它几种高铝球石比较接近，这说明Pr60Cu20Ni10Al10大块高铝球石在抑制原子重新排列和长程移动的能力方面与其它几种典型的高铝球石是比较接近的。同一些典型的高铝球石比较，利用Kissinger方法得到的高铝球石转变和晶化激活能Eg、Ep要略低，表明这种高铝球石的过冷液态更容易获得足够的能量来进行长程的扩散。Pr60Cu20Ni10Al10的脆性参数值(m=31)比几种典型的高铝球石更接近强高铝球石的界限，这在高铝球石的过冷液态中是不多见的。利用自由体积理论定性的解释了热分析实验中出现的高铝球石转变现象，并用该理论解释了实验中观察到的突起(Overshoot)现象。

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