锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为.pdf

Vol.44 No.08Aug.2023D0I:10.16410/j.issn1000-8365.2023.3118铸造技术FOUNDRYTECHNOLOGY763.锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为张震1 2,王金贺2,李正坤3,付华萌,杨红旺1,李宏3,朱正旺3,张海峰3(1.沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳1 1 0 8 7 0；2.中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心，辽宁沈阳1 1 0 0 1 6；3.东北大学冶金学院，辽宁沈阳1 1 0 0 0 4)摘要：非晶合金及其复合材料受热时容易发生晶化转变，这显著影响其力学性能。因此需要对非晶合金及其复合材料晶化动力学行为进行研究，明确材料应用环境，并对材料应用过程中的组织状态进行定量分析，这对材料工程应用具有重要意义。本文采用差示扫描量热法研究（Zr40.0STi3.30Cu1.84Nio.0Be24.71)Nbi非晶合金及W/(Zzr0.osTi13.30Cu1.s4Nio.0Be2471)Nb,非晶复合材料的非等温晶化动力学行为。结果显示，随着加热速率的增大，锆基非晶合金及其复合材料的T、T.l、T p l、T 和Te均向高温方向移动、过冷液相区T不断加宽，二者的晶化转变和玻璃化转变均具有明显的动力学效应。分别采用Kissinger方程和Ozawa方程计算锆基非晶合金及其复合材料的激活能，两种方法计算的激活能数值的变化规律一致，但Ozawa方程计算的激活能数值更大。通过对比锆基非晶合金及其复合材料的激活能数值，可以得出非晶复合材料的抗晶化能力更高、热稳定性更强，并且根据Avrami指数n(x)可以得出非晶合金及其复合材料的晶化过程均由三维扩散长大模式进行。关键词：锆基非晶合金；非晶复合材料；非等温晶化；玻璃化转变；Avrami指数中图分类号：TG441.8Non-isothermal Crystallization Kinetics of Zirconium-based AmorphousZHANG Zhen2,WANG Jinhe,LI Zhengkun,FU Huameng,YANG Hongwang,LI Hong,(1.School of Materials Science and Engineering,Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China;2.Shi-changxu Innovation Center for Advanced Materials,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang110016,China;3.School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China)Abstract:Amorphous alloys and their composites are prone to crystallization transformation when heated,whichsignificantly affects their mechanical properties.Therefore,it is necessary to study the crystallization kinetic behavior ofamorphous alloys and their composites,clarify the application environment of materials and quantitatively analyse themicrostructure state in the application process of materials,which is of great significance for material engineeringapplications.In this paper,the non-isothermal crystallization kinetics of the(Zr40oTi330Cu84Nio0Be247)Nb,amorphousalloy and W/(Zr400Ti13.30Cu184Nio0Be247)Nb amorphous composites were studied by differential scanning calorimetry(DSC).The results show that with increasing heating rate,the Tg、T x i、T p i、T 2 a n d T p 2 o f Zr-b a s e d a mo r p h o u s a l l o y s a n dcomposites move to high temperatures,and the supercooled liquid region T i s c o n t i n u o u s l y w i d e n e d.T h e c r y s t a l l i z a t i o nand glass transition of both have obvious kinetic effects.Kissinger and Ozawa equations were used to calculate theactivation energy of Zr-based amorphous alloys and composites,respectively.The variation in the activation energy valuescalculated by the two methods is consistent,but the activation energy value calculated by the Ozawa equation is slightly文献标识码：AAlloys and CompositesZHU Zhengwang,ZHANG Haifeng文章编号：1 0 0 0-8 36 5(2 0 2 3)0 8-0 7 6 3-0 8收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 3基金项目：中国载人航天工程(YYMT1201-EXP08)作者简介：张震，1 998 年生，硕士生.研究方向为非晶复合材料的制备及性能.Email:通讯作者：付华萌，1 97 6 年生，研究员，博士.主要从事非晶合金及其复合材料.Email:杨红旺，1 97 4年生，教授，博士.研究方向为非晶合金高温强化机制.Email:引用格式：张震，王金贺，李正坤，等.锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为J.铸造技术，2 0 2 3,44(8)：7 6 3-7 7 0.ZHANG Z,WANG JH,LIZK,et al.Non-isothermal crystallization kinetics of zirconium-based amorphous alloys and compositesJ.Foundry Technology,2023,44(8):763-770.Vol.44 No.08.764.FOUNDRYTECHNOLOGYlarger.By comparing the activation energy values of Zr-based amorphous alloys and composites,it can be concluded thatthe amorphous composites have stronger crystallization resistance and thermal stability.The amorphous alloy and itscomposites are carried out by a three-dimensional diffusion growth mode according to the Avrami exponent n().Key words:zirconium-based amorphous alloy;amorphous composites;non-isothermal crystallization;glass transition;Avrami index自2 0 世纪6 0 年代非晶合金问世以来，人们就对其产生了浓厚的兴趣。随着研究的深入，逐渐开发出了Zr基、Fe基、Cu基、Ni基、Nb基等体系非晶合金。由于非晶具有独特的结构,其具备了很多优于晶态合金的性能，并且很多体系已制备出厘米级的非晶合金，甚至有的体系能制备出接近分米级的非晶合金，这为其在工程上的应用提供了可能。其中,Zr基非晶合金制备方法简单,非晶形成能力高，能通过传统的制造工艺就能制备出性能优异的样品或者产品，故对Zr基非晶合金的研究最为广泛。非晶合金相比于对应的晶态合金，能量上处于更活跃的状态即处于亚稳态。当非晶合金承受加热或者辐射时极易出现结构弛豫和晶化现象，将使其力学性能发生很大的改变，在工程上的应用存在着极大的隐患，所以防止非晶合金晶化就成了当务之急，因此对非晶合金及其复合材料的晶化动力学行为的研究在工程上有很大的意义2。非晶合金晶化动力学的研究方法主要有两种：等温晶化动力学；非等温晶化动力学。等温晶化动力学通常采用比较统一的Johnson-Mehl-Avrami方程(JMA方程)和Arrhenius方程进行分析计算。非等温晶化动力学目前还没有统一的计算方法，但比较常用的分析方法有Kissinger方法、Ozawa方法等。非等温晶化动力学与等温晶化动力学相比有很多显著的优势，其中最为显著的优势为从1 条热分析曲线就能获得相关的动力学数据，同时可以在整个温度范围内连续测定其晶化动力学。本文通过研究非晶合金及其复合材料非等温晶化动力学行为，评价非晶合金及其复合材料(a)Aug.2023的热稳定性和抗晶化能力，为非晶材料的工程化应用提供坚实的理论基础和实验依据。利用差示扫描量仪(differential scanning calorimetry,DSC)对(Zr40.0oTi3.30Cul1184Ni10.07Be24.7i)Nb,非晶合金及其W/(Zr40.0sTi13.30Cu11.84Ni10.07Be24.71)oNb,非晶复合材料进行非等温晶化动力学研究，分析二者的晶化机制和扩散长大原理。1实验材料及方法按照（(Zr40.0sTi3.30Cul1.84Nio.0Be24.71)o0Nb,名义成分(按原子百分比计)，称取Zr、T i、Ni、Cu、Be 和Nb金属(纯度高于99.9%)，然后用无水乙醇对纯金属进行超声波清洗以去除其表面的油污，采用非自耗真空电弧熔炼法在高纯氩气保护气氛下制备母合金锭，采用铜模喷铸法制备直径2 mm的合金棒4,并记为Nbl。通过熔体浸渗法将钨丝与Nb1合金复合得到W/Nbl非晶复合材料。对Nbl非晶合金和W/Nbl非晶复合材料分别取样，使用X射线衍射仪(XRD)分析合金的结构和相组成，设备为RigakuD/max2400衍射仪，扫描速度为4（)/min；使用差示扫描量热仪进行热力学特征分析，设备为NetzschDSC204F1,加热速率分别为5、1 0、2 0 和40 K/min5。2实验结果与分析2.1Nb1非晶合金及其复合材料的晶化和玻璃化转变图1(a)为Nb1非晶合金的XRD曲线图,图1(b)为W/Nbl非晶复合材料的XRD曲线图。在Nb1非晶合金XRD图中可以看到没有明锐的衍射峰，在(b)WWW3040506070809010020/)图1 Nbl非晶合金和W/Nbl非晶复合材料的XRD图谱：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nbl非晶复合材料Fig.1 XRD patterns of Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphousW3040506070809010020/)compositesW人铸造技术0 8/2 0 2 337左右有一个明显的漫散射峰，说明Nb1非晶合金为完全的非晶态；在W/Nb1非晶复合材料的XRD曲线图可以看到明锐的衍射峰,标定为W增强相。图2(ab)分别为Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料分别在5、1 0、2 0 和40 K/min时的DSC曲线图。图中的每一条DSC曲线中均存在两个明显的放热峰，对应着Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料各自的两个晶化过程，表明Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料均为多级晶化。从图2(ab)均可以看出,随着加热速率的增大第一级晶化峰和第二级晶化峰的位置均向更高温度方向移动，同时各个特征温度也向高温方向移动，过冷液相区逐渐加宽，这说明Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的玻璃转化和晶化转变均是一种对温度具有依赖性的动力学行为8。表1 2 分别为Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的各个特征温度的具体数值,T(即Txi-T)表示表1 Nb1非晶合金的特征温度Tab.1 The characteristic temperatures of the Nb1amorphousalloyb/(Kmin)T/KTx/KTp/K5647.710655.120663.940671.3(a)40K/min20K/min10K/min5K/min张震，等：锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为Tp/KTa/KTp/KAT/K5610.510620.420627.2679.2703.5 729.4741.140638.6 691.3 716.7744.1过冷液相区。Nb1非晶合金的T为45.9 6 7.0 K；W/Nb1非晶复合材料的T为51.2 52.7 K。说明Nb1非晶合金比W/Nb1非晶复合材料的玻璃形成能力要强，并且加热速率对Nb1非晶合金的玻璃形成能力的影响更大9。图3(ab)分别为Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的T、T x 1、T p l、T z 和Tpz与lnb(b为加热速率)关系曲线。从图3可以看出,Tg、T x l、T p l、T 和Tp与lnb均成很好的线性关系。可以用最小二乘法拟合出直线方程，其表达式为：T=A r+Blnb式中,T为特征温度,K;A和Br为与T相关的系数,b为加热速率,K/min。表3分别列出了Nb1非晶To/KT.g/K693.6708.5722.8708.5720.3730.1722.6734.7744.1738.3761.8762.24T,765.表2 W/Nb1非晶复合材料的特征温度Tab.2 The characteristic temperatures of W/Nb1amorphous compositesb/(K minl)T/KTx/K661.7683.5671.8693.3AT/K合金和W/Nb1非晶复合材料各个特征温度所对应726.745.9735.753.4749.158.7765.767.0Te714.7721.8731.4756.1的A和Bi值。从图3和表3可以看出加热速率对Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料晶化的影响要比其对(b)40K/min20K/min10K/min5K/min725.1451.251.452.052.7(1)T500550600650700750800温度/K图2 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料在不同加热速率下的DSC曲线：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.2 DSC curves of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites under different heating rates:(a)Nb1 amorphous760(a)74067207006806606401.5图3Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的特征温度与lnb的关系图：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.3 The relationship between the characteristic temperature and lnb of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites:500550600650700750800温度/Kalloy,(b)W/Nb1 amorphous composites780(b)760740720本7.本T.2.02.5Inb/(Kmin)(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphous compositesTAT7006806606406206003.03.5T.1.52.0Inb/(K min)2.53.03.5Vol.44 No.08766.FOUNDRY TECHNOLOGY表3Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的A和Bi值Tab.3 Ar and Br values of the Nb1 amorphous alloy andW/Nb1 amorphous composites合金种类参数TTTplAT628.9Nb1BTAT589.5W/Nb1BT玻璃化转变的大，即晶化动力学效应较玻璃化转变更为显著。并且Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的A和Br值的变化有所不同,总的来说,Nb1非晶合金的晶化及其玻璃化转变要比W/Nb1非晶复合材料更明显1 0 2.2Nb1非晶合金及其复合材料的晶化激活能Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料在能量上处于亚稳状态,所以当承受加热或者辐射时，有向晶态转变的趋势，即发生晶化。Kissinger方程叫和Ozawa方程1 2 是目前用来研究非晶合金及其非晶复合材料晶化行为最常用的两种方法,其表达式分别为：TEnRT+C6Eln(b6)=-1.051 6+CRT式中,T为各个特征温度,K;R为理想气体常数；C为常数;E为激活能,kJmol。根据Kissinger方程11.5(a)11.0210.510.09.59.01.301.35(1 000/T)/Kl图4Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的Kissinger关系图：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nbl非晶复合材料Fig.4 Kissinger diagram of the Nbl amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb14.0(a)3.53.02.52.01.51.30图5Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的Ozawa关系图：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.5 Ozawa diagram of Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphousAug.2023分别做出Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的ln(T/b)1000/T的关系图如图4;再根据Ozawa方程分别做出Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的nb1 000/T的关系图如图5。ToT2658.7676.011.621.6644.613.111.3T1.40TT1.351.40(1 000/T)/Kl693.919.716.8657.3690.915.813.81.451.50amorphous composites(b)3.53.02.52.01.51.451.50698.716.8699.214.8(2)(3)1.551.55composites由图4 5可以得出ln(T/b)1000/T、l n b 1 0 0 0/T均成线性关系，可用最小二乘法拟合求出其斜率即可得出激活能E,具体数值(玻璃转变激活能E、第一级晶化起始激活能ExI、第一级晶化峰激活能Epl、第二级晶化起始激活能Ex和第二级晶化峰激活能Ep2)表示在表 4 5中。表4Kissinger方程求得的激活能Tab.4 Activation energy obtained by the KissingerequationE/(kJ mol)合金EgNb1303.4W/Nb1234.6表5Ozawa方程求得的激活能Tab.5 Activation energy obtained by the Ozawa equationE/(kJmoll)合金EgNb1298.9W/Nb1233.1表观激活能代表原子间的相互作用，当激活能越大时，原子间的相互作用越强，即结晶过程中需要克服的能垒越高,说明热稳定性越好1 3。从表4 5可11.5F(b)11.0(q/aL)ul10.510.0F9.59.01.301.351.401.451.501.551.601.654.01.301.351.401.451.501.551.601.65(1 000/T)/KlEx187.2308.1ExI189.9301.2(1 000/T)/KlT.EpI186.9242.6Epl177.2243.5EE216.6223.8384.4296.1EE254.5266.8364.4300.3铸造技术0 8/2 0 2 3知,Kissinger方程和Ozawa方程得出的Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的各个激活能数值均较高，说明Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的热稳定性均较好。Nb1非晶合金的E.要大于其他激活能，这表明从固态到过冷态的原子扩散要比在过冷态下的原子晶化困难的多，因此需要跨越更大的能量壁垒。2.3Nb1非晶合金及其复合材料的晶化体积分数图6 7 分别为Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第一级晶化峰、第二级晶化峰在不同升温速度下晶化体积分数x随温度的变化图，其表达式为：x(T)=A(T)A。式中,A(T)为温度为T时DSC曲线上的晶化峰的面积；A。为整个晶化峰的面积。从图6 7 可以看出，在所有的加热速率下,随着温度的升高，Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的晶化体积分数曲线均呈“S 型”特征1 4。在任意的加热速率条件下，起始和结束阶段时的晶化速率较小，在晶化体积分数1 0%90%之间晶化速率较大。在起始阶段，由于其形核速率小导致晶化速率小；当温度继续升高时，原子吸收的能量足以克服能量壁垒带来的障碍时将会产生大量的晶核，所以晶化速率增大；在最后阶段，由于择优形核位置导1.1(a)0.9张震，等：锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为(4)767.致晶化速率减小。在Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料相同的加热速率曲线可以得出，W/Nb1非晶复合材料的晶化曲线的斜率要小于Nb1非晶合金的晶化曲线的斜率，即在相同的加热速率下W/Nb1非晶复合材料的晶化速率要小于Nb1非晶合金。这是因为在相同的加热速率下，W/Nb1非晶复合材料内的金属原子吸收和Nb1非晶合金内的金属原子相同的热量所需的时间更长，从而导致复合材料内的原子扩散形核的速度缓慢即晶化缓慢,所以其抗晶化能力更强1 52.4Nb1非晶合金及其复合材料的晶化机制JMA方程中的Avrami指数n可以用来表征晶化过程中的形核及核长大行为和晶化机制。Lu等1 在之前的基础上进行推导出可适用于非等温晶化的Avrami 指数 n()表达式(式(5):n(a)=-Raln-ln(1-a)式中,E()是晶化体积分数时的激活能。结合式5、图8 9可以得出在不同的扫描速度下n值并不是一成不变的，表明在不同阶段的结晶行为具有不同的机制。n(x)表示晶化机制n值随着晶化体积分数x的变化趋势，即晶化过程中不同阶段的机制，凸现了晶化过程中动力学特征与变化。图8 9为ln-ln(1-x)与1 0 0 0/T的关系图，图1 0 1 1 为n(s)与的关1.1(b)0.9(5)0.55K/min20.35K/min10K/min10K/min0.120K/min40K/min-0.1690图6 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第一级晶化峰体积分数图：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.6 The first crystallization peak volume fraction diagram of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous composites:(a)Nb11.1(a)0.90.1-0.1710730温度/Kamorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphous composites20K/min40K/min7507706701.1(b)0.9F690温度/K7107307505K/min10K/min0.1F20K/min40K/min-0.1710720730740750760770780790图7 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第二级晶化峰体积分数图：(a)Nb1非晶合金，(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.7 The second crystallization peak volume fraction of Nb1 amorphous alloy W/Nb1 amorphous composites:(a)Nbl amorphous5K/min10K/min0.1F20K/min40K/min-0.1710720730740750760770780温度/K温度/Kalloy,(b)W/Nbl amorphous compositesVol.44 No.08.768.FOUNDRY TECHNOLOGY0.75(a)0.25(x-1)uf-ju-0.25-0.75-1.25-1.751.321.341.361.38 1.401.42(1 000/T)/Kl图8 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第一级晶化峰的ln-ln(1-x)与1 0 0 0/T的关系图：(a)Nb1非晶合金,(b)W/Nb1非Fig.8 The relationship between In-ln(1-x)and 1 000/T of the first crystallization peak of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb10.75(a)0.25(x-1)ul-ul-0.25-0.75-1.25-1.751.30图9Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第二级晶化峰的ln-In(1-x)与1 0 0 0/T的关系图：(a)Nb1非晶合金,(b)W/Nb1非Fig.9 The relationship between In-In(1-x)and 1000/T of the second crystallization peak of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb14.2a)40K/min3.810K/min3.483.02.62.21.80.20.30.40.50.6 0.70.8X图1 0 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第一级晶化峰的n()与的关系图：(a)Nb1非晶合金,(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.10 The relationship between n(x)and x of the first crystallization peak of the Nb1 amorphous alloy and W/Nb1 amorphous4.6(a)40 K/min4.44.210K/min4.03.83.620K/min3.43.23.05K/min2.82.62.40.20.30.40.50.6 0.70.8图1 1 Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第二级晶化峰的n(x)与的关系图：(a)Nb1非晶合金,(b)W/Nb1非晶复合材料Fig.11 The relationship between n(a)and x of the second crystallization peak of the Nb1 amorphous alloy and W/Nbl amorphous系图。表6 7 为非晶合金和复合材料第一阶段和第二阶段的 Avrami 指数 n(x)的变化,表8 为n()值对应的形核长大方式。Aug.20230.75(b)0.25(x-1)ur-jul-0.2540K/min10K/min5K/min20K/minamorphous composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphous composites40K/min20K/min1.321.34(1 000/T)/K-lamorphous composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nbl amorphous composites20K/min5K/mincomposites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nbl amorphous composites0.60.70.8composites:(a)Nb1 amorphous alloy,(b)W/Nb1 amorphous composites根据图1 0、表6 和表8 可以得出Nb1非晶合金的第一级晶化在不同升温速度下n(x)的变化规律是一样的，都是随着晶化体积分数x的增大而不断减-0.7540K/min20K/min+10K/min5K/min-1.25-1.75i.38晶复合材料0.75(b)0.25(x-I)ur-ul-0.2510K/min5K/min1.361.381.40-0.7520K/min+-1.2540K/min-1.7551.40i.311.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39晶复合材料5.0(b)4.55K/min4.020K/min3.510K/min3.040K/min2.52.00.2 0.3 0.40.50.6 0.70.83.8(b)20 K/min3.63.43.210K/min3.05K/min2.82.60.20.3 0.40.51.42(1 000/T)/Kl10K/mint(1 000/T)/K=140K/min1.441.465K/min1.48铸造技术0 8/2 0 2 3表6 非晶合金和复合材料第一阶段的Avrami指数n(x)的Tab.6 Variation in the Avrami exponent n(x)ofamorphous alloys and composites in the first stage加热速率5K/minNb12.351.952.542.892.972.44复合材料4.214.77表7 非晶合金和复合材料第二阶段的Avrami指数n(x)的Tab.7 Variation in the Avrami exponent n(x)ofamorphous alloys and composites in the second stage加热速率5K/minNb12.852.453.983.39 3.472.944.363.53复合材料2.792.70表8 n(x)值对应的形核长大方式Tab.8 Nucleation and growth mode corresponding to then(x)value形核长大方式形核速率不断增加形核速率不变形核速率降低0形核速率小1 7。Nb1非晶合金在5K/min的升温速度下，是以一个形核速率不断降低的三维扩散长大模式进行；Nb1非晶合金在1 0 和40 K/min的升温速度下,均以一个形核速率不断增加的三维扩散长大模式进行;Nb1非晶合金在2 0 K/min的升温速度下，在晶化体积分数为0.2 0 0.7 3时，以一个形核速率不断增加的三维扩散长大模式进行，在晶化体积分数0.73时以一个形核速率不变的三维扩散长大模式进行，在晶化体积分数为0.7 3 0.8 0 时，以一个形核速率不断减小的三维扩散长大模式进行1 8 。而W/Nb1非晶复合材料的第一级晶化在不同升温速度下n(s)的变化规律也是一样的，均为随着晶化体积分数x的增大而不断增加。W/Nb1非晶复合材料在5、1 0、20和40 K/min的升温速度下，均以一个形核速率不断增加的三维扩散长大模式进行1 9。由图1 1、表7 8 可以得出,Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的第二级晶化在不同升温速度下的n(s)的变化规律是一样的,均为随着晶化体积分数的增大而不断减小。Nb1非晶合金在5K/min的升温速度下，在晶化体积分数0.2 0.6 8 时以一个形核速率不断增加的三维扩散长大模式进行，在晶化体积分数为0.6 8 时，以一个形核速率不变的三维扩散长大模式进行，在晶化体积分数为0.6 8 0.8 0时，以一个形核速率不断减小的三维扩散长大模式进行;Nb1非晶合金在1 0、2 0 和40 K/min的升温速度下，均以一个形核速率不断增加的三维扩散长大模式进行2 0 。W/Nb1非晶复合材料在5、1 0、2 0 和张震，等：锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为变化加的三维扩散长大模式进行。3结论10 K/min20 K/min3.433.893.474.05变化10 K/min3.163.02769.40 K/min的升温速度下,均以一个形核速率不断增40K/min3.863.032.542.8720 K/min40 K/min3.643.503.403.20n(a)2.52.51.52.51.5(1)Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的Tg、T x、T p l、T 和Tz均随着加热速率的增加而向高温方向移动，具有显著的动力学效应,并且晶化的动力学效应比玻璃化转变更为明显。(2)通过Nb1非晶合金和W/Nb1非晶复合材料的各个特征温度的激活能数值的对比分析,W/Nb1非晶复合材料的热稳定性和抗晶化能力均要优于Nb1非晶合金。(3)通过Avrami指数n()可以得出非晶合金及其复合材料均由三维扩散长大模式进行。参考文献：1】汪卫华.非晶态物质的本质和特性1 .物理学进展,2 0 1 3,33(5;177-351.WANG W H.The nature and properties of amorphous matterJ.Progress in Physics,2013,33(5):177-351.2郝奇，乔吉超，PELLETIERJM.锆基非晶合金的动态弛豫机制和高温流变行为J.力学学报，2 0 2 0,52(2):36 0-36 8.HAO Q,QIAO J C,PELLETIER J M.Dynamic relaxation charac-teristics and high temperature flow behavior of Zr-based bulkmetallic glassJ.Chinese Journal of Theoretical and Applied Me-chanics,2020,52(2):360-368.3 李梦梦，李炳，范新会，等.铪基非晶合金的晶化动力学研究铸造技术,2 0 2 1,42(1 2):1 0 1 7-1 0 2 0,1 0 2 5.LI M M,LI B,FAN X H,et al.Crystallization kinetics ofHf.BeisTisZrigCuz,Ni2.s bulk amorphoous alloyJ.Foundry Tech-nology,2021,42(12):1017