锆基非晶合金导电特性及微观机理研究

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非晶合金是一种新型金属材料,独特的长程无序、短程有序的原子结构赋予其优异的物理、化学和力学性能。在过去的十几年中,非晶合金导电特性的研究一直是个重要而又未获解决的基本课题。 本文选取具有很强非晶形成能力和优异性能的Zr基非晶合金作为研究对象,分别采用铜模铸造法和单辊熔体急冷法制备出了块状非晶合金Zr55AlioNi5Cu30和带状非晶合金Zr70Cu20Ni10,并用x射线衍射及差式扫描量热分析确定合金的非晶态结构。利用四端法研究了Zr基非晶合金铸态样品的低温电阻特性及退火程度不同的Zr70Cu20Ni10带状非晶样品中电子散射的微观本质。主要实验结果和结论如下: (1)块状非晶合金Zr55AlloNisCu30及带状非晶合金Zr70Cu20Ni10都具有很高的室温电阻率,且在83K~293K的温度范围内,电阻温度系数(TCR)均为负值。两样品的p-T曲线拟合都满足P=Po+DT+ET2关系,其中D<0,E>O,负的T项主要来自于局域自旋涨落,正的T2项可以用推广的Faber-Ziman理论进行解释。 (2)块状非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30及带状非晶合金Zr70Cu20Ni10的电阻温度系数随温度的增加而增加,呈线性关系,其中块状样品的电阻温度系数随温度的增加变化得更快一些。 (3)条带状非晶合金Zr70Cu20Ni10经不等温退火后,样品的室温电阻率随退火温度的升高逐渐降低。第二晶化放热峰对应的温度为TCR转变的临界温度。利用自由体积模型很好地解释了退火对非晶合金导电特性的影响。 (4)条带状非晶合金Zr70Cu20Ni10经385℃等温退火后,样品的室温电阻率随退火时间的延长先增大后减小,结构弛豫是导致这种现象的主要原因。
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