计算活化能、频率因子和阿夫拉米指数的无定形Fe76Pr4B20和Fe76Dy4B20合金结晶动力学的基础上

B·巴努·普拉萨德^*,联邦Lakshmi N

科学与人文学系M.V.S.R.工程学院,Nadergul,海得拉巴,印度海德拉巴

*通讯作者:: B·巴努·普拉萨德
科学与人文
M.V.S.R.工程学院
Nadergul海得拉巴,印度
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收到的日期:04/01/2017;接受日期:04/03/2017;发布日期:14/03/2017

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文摘

结晶(Ea)的活化能、频率因子(k0)和阿夫拉米指数(n)的非晶态Fe76Pr4B20和Fe76Dy4B20合金已经被三种方法计算即基辛格,Augis——班纳特和Matusita-Sakka结晶动力学的基础上,利用差示扫描量热法(DSC)。主要结晶非晶的平均活化能Fe76Pr4B20和Fe76Dy4B20合金使用以上三种方法确定为389.67 kJouls /摩尔和578.59 kJouls /摩尔,分别。无定形Fe76Pr4B20的频率因子和Fe76Dy4B20合金使用基辛格方法发现是4.542×1019 (sec) 1和8.5×1031 (sec)。类似地,非晶态Fe76Pr4B20 Avrami指数和Fe76Dy4B20合金被发现是1.67和0.831,分别。

关键字

差示扫描量热法;激活能源;结晶温度;频率因子

介绍

非晶的热稳定性合金是一个相当大的兴趣,因为这些工程材料的性质可能发生显著改变的吗结晶。结晶成核和生长过程。活化能(Ea)是描述转换动力学的重要参数之一。Ea值发现较大的结晶温度升高。这些特性可能来源于结晶的微观机制。因此,研究了非晶态材料的结晶动力学解释结晶机制和结晶活化能的等温与非等温方法有不同的方法。不同的热分析技术用于报告了结晶动力学和动力学和结构之间的关系进行了调查,以确定这些材料结晶机制(1,2]。因此,结晶动力学的研究是重要的因为它量化成核和生长速率的影响产生的微晶(1]。在本文中,我们目前的活化能的计算,频率因素和无定形铁的阿夫拉米指数_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金结晶动力学的基础上,利用差示扫描量热法(DSC)。

实验部分

标本的非晶态铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.丝带由单辊熔体纺丝技术在惰性气氛下采购从我们的其他研究人员。合金丝带约1毫米宽,大约30μm厚。丝带的无定形的性质由x射线衍射(XRD)确认。铁的淬火状态的样本_76年公关₄B_20.和菲_76年公关₄B_20.丝带在DSC热(DSC-50、日本岛津公司、日本)四个线性升温速率(10年,20年,30和40 K /分钟)从室温到1000 K。热分析仪的DSC扫描记录电脑的连接。

结果与讨论

无定形铁的DSC曲线的淬火状态的样本_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金结晶所示的四个加热率图1。

图1:无定形铁的DSC曲线_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金在四个加热结晶率800 K - 940 K温度范围内(蓝色- 10 K /分钟,红色- 20 K /分钟,绿色- 30 K /分钟和Violet-40 K /分钟)。

非晶态合金的结晶活化能的线性升温速率下可以使用基辛格的峰值变化估计方法(3相关峰的温度),Tp,升温速率(β)方程。

ln(β/ T_p²)= (E_一个/ RT_p)+ ln (k0_R/ E_一个)(1)

在E_一个是结晶活化能,k0频率因素被定义为的数量由原子核每秒试图克服能量势垒和通用气体常数R。图2显示的图像ln(β/ T_p²vs 1000 / Tp无定形铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金,这是一个直线斜率(ea / R)和ln (k0的拦截_R/ E_一个)。活化能和频率因子k0结晶峰计算基辛格的峰转变方法给出了给定样本表1。

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图2:ln(β/ Tp2)与(1000 / Tp)的非晶态铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金。

表1:组成、活化能、Ea (kJouls /摩尔)和频率因子,ko (sec)¹非晶铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金。

作文	活化能,Ea (kJouls /摩尔)				频率因子,ko (sec) 1
	基辛格的方法	Augis-Bennet的方法	Matusita-Sakka的方法	平均(kJouls /摩尔)	基辛格的方法	Augis-Bennet的方法
菲_76年公关₄B_20.	372.625	409.315	387.09	389.67	4.542×10¹⁹	2.37×10²¹
菲_76年Dy₄B_20.	571.3	578.488	586.08	578.59	8.5×10^31日	2.92×10³³

非晶态合金的结晶活化能的线性升温速率下也可以使用Matusita-Sakka峰转变方法估计(4),这与峰值温度,T_p,加热速度(β)方程。

ln(β)= (E_一个/ RT_p)+常数(2)

在E_一个是结晶的活化能和R是通用气体常数。图3显示的图像ln(β)vs 1000 / T_p非晶铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金,这是一个直线斜率(e_一个/ R)。活化能计算给定样本使用Matusita-Sakka峰转变方法,给出表1。

material-sciences-energy-transmittance-nanocomposites

图3:ln(β)与(1000 / Tp)的非晶态铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金。

非晶态合金的结晶活化能的线性升温速率下可以使用Augis &贝内特方法估计(5),这与峰值温度,T_p,加热速度(β)方程。

ln(β/ T_p)=−E_一个/ RT_p+ ln k_o(3)

在E_一个是结晶活化能,R是通用气体常数和k₀频率的因素。图4显示的图像ln(β/ T_p²)与1000 / T_p非晶铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金,这是一个直线斜率(e_一个/ R)和ln k的拦截₀。活化能E_一个和频率因子k₀结晶峰使用Augis &贝内特给定样本的方法给出表1。

图4:ln(β)与(1000 / Tp)的非晶态铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金。

表1也给了样品的平均活化能的值。因此,平均活化能无定形铁的主要结晶_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用基辛格的方法,Augis-Bennet的方法和Matusita Sakka的方法被确定为389.67 kJouls /摩尔和578.59 kJouls /摩尔,分别。活化能增加随着原子序数的增加。是观察到的激活能量非晶合金通过不同的理论模型计算互相略有不同,可能是由于不同的近似模型中使用。无定形铁的频率因子ko_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用基辛格方法发现4.542×10¹⁹(sec)¹和8.5×10^31日(sec)¹,分别。同时,非晶铁的频率因子ko_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用Augis-Bennet发现2.37×10的方法²¹(sec)¹和2.92×10³³(sec)¹,分别。

阿夫拉米(6)表示,x是体积分数转换后时间t:

x = 1 - exp (ktⁿ)(4)

其中n是称为“阿夫拉米' n '还是一个无量纲的量称为动力学指数”。

所描述的动力学指数n是方程

n = (dx / dt)_pRT_p²(0.37βe_一个)¹(5)

阿夫拉米指数的值,可以确定n和反应速率常数k的最小平方符合实验数据。阿夫拉米动力学指数n计算从上面的方程由高和王7]。结晶率,(dx / dt)对比温度无定形铁(T)_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金提出了图5。最大结晶(dx / dt)_p对于每个加热速度给n,根据方程n = (dx / dt)_pRT_p²(0.37βe_一个)¹。因此,动力学指数的平均值,< n >的铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金包含在表2。形式表2,阿夫拉米指数(或)动力学指数的平均值,< n >的非晶菲_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金被发现是1.67和0.831,分别。阿夫拉米指数减少随着原子序数的增加。

图5:结晶率,dx / dt,在不同的加热率与温度、T铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金。

表2。阿夫拉米(或)动力学指数(< n >)值计算(dx / dt)和临时(K)曲线。

作文	10 K /分钟	20 K /分钟	30 K /分钟	40 K /分钟	< n >
菲_76年公关₄B_20.	2.59	1.52	1.16	1.42	1.67≈2
菲_76年Dy₄B_20.	0.6314	0.6644	0.92	1.11	0.831≈1

结论

的平均活化能(Ea)非晶态铁的主要结晶_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用基辛格的方法,Augis-Bennet方法和Matusita-Sakka的方法发现389.67 kJouls /摩尔和578.59 kJouls /摩尔,分别。活化能增加随着原子序数的增加。无定形铁的频率因子(ko)_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用基辛格方法发现4.542×10¹⁹(sec)¹和8.5×10^31日(sec)¹,分别。另外,频率因子(ko)的非晶态铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金使用Augis-Bennet发现2.37×10的方法²¹(sec)¹和2.92×10³³(sec)¹,分别。动力学的阿夫拉米指数指数,< n >非晶铁_76年公关₄B_20.和菲_76年Dy₄B_20.合金被发现是1.67和0.831,分别。阿夫拉米指数减少随着原子序数的增加。

确认

作者b·巴努·普拉萨德和n . Rajya Lakshmi承认所给予的鼓励管理,校长,煤斗的科学与人文M.V.S.R.工程学院的工作人员,Nadergul,海德拉巴。

引用

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