Fe含量对Zr₆₀Cu_40-xFe_x相分离非晶合金组织结构、电阻性能和纳米压痕行为的影响

孙小钧^1,2，何杰^1,2，陈斌^1,2，赵九洲^1,2，江鸿翔¹，张丽丽¹，郝红日¹

1. 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心2. 中国科学技术大学材料科学与工程学院

摘 要：在Zu₆₀Cu₄₀单相非晶合金中引入与合金次要组元Cu具有正混合焓的Fe元素,设计了Zr₆₀Cu_40-xFe_x相分离非晶合金,研究了Zr₆₀Cu_40-xFe_x三元合金的液-液相分离行为。结果表明,二元Cu-Fe合金的液态组元不混溶区域可以延伸至三元Zr₆₀Cu_40-xFe_x合金中;在快速凝固条件下,该合金在冷却过程中会发生液-液相分离,形成富Cu和富Fe两液相;基于Zr₆₀Cu_40-xFe_x合金液-液相分离凝固特征,考察了Fe含量对Zr₆₀Cu_40-xFe_x合金组织及相结构的影响,讨论了Zr₆₀Cu_40-xFe_x体系组织演变及相形成机制。Zr₆₀Cu₂₀Fe₂₀合金在冷却过程中液-液相分离形成的富Zr-Cu和富Zr-Fe两液相分别发生玻璃转变,最终形成了高数量密度(10²⁴/m³数量级)的纳米富Cu非晶粒子（尺寸为2～10 nm）分布在富Fe非晶基体上的相分离非晶合金组织。研究了该合金样品的电阻性能和纳米压痕行为,讨论了Zu₆₀Cu₂₀Fe₂₀合金晶化过程的电阻反常变化行为,并分析了Zr₆₀Cu₂₀Fe₂₀合金的纳米尺度相分离组织结构对剪切转变区的影响。

关键词：液-液相分离;难混溶合金;金属玻璃;电阻行为;纳米压痕;