D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1987.01.014 北京钢铁学院学报 第9卷，第1期 Journal of Beijing University Vol.9 No.1 1987年1月 of Iron and Steel Technology. jan.1987 氢在金属玻璃FeaNi3 SiB12Mn2中的 扩散及其对弹性模量的影响 蒋方忻吴如军徐炎 杨国斌 ·(物理系) (材料系) 摘，要 用排水集气法分别测量了淬态和退火处理Fea gNiasSiaB1zMn,金属玻璃在室 温附近不同温度下的氢的扩散系数，由此计算出扩散激活能。退火处理导致的结构弛 豫均使频率因子D。和激活能变小，测量了样品在弯曲振动模式下共振频率，发现氢 可以降低金属玻璃的杨氏模量，且充氢后时效过程中共振频密陆时间的变化规律和时 效过径中样品含氢量的曲线相似，即由氢降低的杨氏模量和含氢量成正比。 关键词：氯。金属玻璃、扩散系数.扩牧微活能。弹性模量、结构弛豫。 The Diffusion of Hydrogen in Metal.Glass Fe39Ni39SigB12Mn2. and the Effect of Hydrogen on its Young's Modulus Jiang Fangxing Wu Rujun Xu yan Yang Guobin Abstract The diffusivities of hydrogen in as-quenched and annealed metallic glass FesoNiagSisB12Mn2 were measured by volumenometric methode under differ- ent temperatures near room temperature.The activation energy of diffusion was calculated from the results obtained.The structural relaxation caused by annealing tends to decrease the frequency/s factor Do and the activation ene- rgy,The resonant frequencies of the flexural vibration of the samples during 1986一02一24收稿 92
第 卷 ， 第 期 年 月 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 釜 氢在金属玻璃 。八 中的 ’ 扩散及其对弹性模量的影响 一 蒋方忻 吴如军 徐 一 炎 物 理 系 杨国斌 〔材料系 摘 要 用 排水集气法分别测量了淬态和 退 火处理 。 。 。 ， 金属玻璃 在 室 温附近不同温度下的 氢的扩散系数 ， 由此计算出扩散激 活能 退火处理导致的结构弛 豫均使频率因子 。 和 激活能 变小 测 量了样品在弯曲振动模式下共振频率 ， 发 现 氢 可 以 降低金属玻璃的杨氏模量 ， 且充氢后时效过程中共振频应随时间 的变化规律和时 效过程中样品含 氢量的 曲线相 似 ， 即 由氢降低 的杨氏模量和 含氢量成正 比 关键词 氢 金属玻璃 扩散系数 扩散激活能 弹性模量 结构弛豫 。 不 ， 一 、 以 、 ’ · 了 ， 了 ’ 巩 一 一 这 收 稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1987．01．014
the aging were also measared after charging hydrogen.Some closs relation between the resonant frequencies and the hydrogen contents was observed.It shows that the existence of hydrogen in metallic glass tends to decrease the value of roung's modulus and the reduction of which is proportional to the hydrogen content in sample. Key words:hydrogen;metallic glass,diffusivity;activation energy; roung's modulus,.structural relaxation 引 言 金属玻璃具有良好的抗腐蚀性能，然而却有高氢脆的感性(1)。H.S.Tong(2)对金属玻 璃的氢脆进行了研究。与氢在金属玻璃中的行为紧密相连的另一个性质是氢的扩散。 B.S.Berry3),O.Yoshinaric4)等人用内耗技术研究了氢在金属玻璃中的行为，发现有一 个类似金属中的Snoek弛豫，且类Snoek地豫激话能为0.5~0.6cVt3)。R.W.Lnr5)用电化 学方法获得了Fe4oNi4oP14B6金属玻璃中氢的扩散激活能为47.07kJ/mol。Y.Takagice6) 用测量放氢量的方法获得了Pd一Si基金属玻璃中氢的扩散系数和潋活能。R.Kirchheim(7) 用电化学方法获得了Pd一S基金属玻璃中氢的扩散系数和激活能。内耗和扩散的研究均表 明非铁镍基金属玻璃的扩散与氢的含量有关(4,6,7)。O.Yoshinarit4)解释了氢的扩散和含 量的关系，最近R.Kirchheim7)提出了-一个定量的模型。 本文测量了氢在淬态和遐火处理的Fea9 NiagSi8B1zMnz金属玻璃中的扩散系数，由此 计算出扩散激活能。使用Bordoni型的仪器测量了样品在弯曲振动模式下的共振频率，由此 研究了氢对金属玻璃杨氏模量的影响。 1实验方法及结果 1,1氢在Fe39Nia9SigB12Mn2金属玻璃中扩散系数的测量 许多人的工作表明氢在金属玻璃中的扩散符合经典的扩散理论(6,6,7刀，R.W,Lic5) 认为在Fe4oNi4oP14B6中氢的扩散系数不依赖于样品中氢的浓度。由-一雏扩散费克定律， 得到片状样品内氢含量Nt和初始含量No的比值可以近似为6) =8e(·) (1) 在此D是扩散系数，a是样品半厚度，t是时间。只要测量到样品在一定温度下释放的氢量 (No-N,)和时间t的关系，即可由(1)式求得在此温度下氢在样品中扩散系数D。 样品由单辊急冷法制成，宽5×103m,厚28×106m,长约10~20cm。采用电解渗氢 方法，电解液为0.1NH2SO4+50mgAs2O3,渗氢电流密度为10mA/cm2,时间为5~10 min,渗氢量可达1000~10000wppm。渗氢后时效过程中样品放氢量的测量采用排求集气 祛。整个排水集气装置浸没在装有水介质的恒温槽内，温度稳定范围为士1K。测量了样品 在室温附近的不同温度下放氢量与时间的关系，由此可求得样品相对氢含量N:N。与澈氢 93
一 俪 ‘ 宜 。 五 。 。 。 。 。 、 李 ‘ ， ， 、 引 言 金属 玻璃具 有良好 的抗腐蚀 性能 ， 然而 却 有高氢脆砂感 性 即 。 卿对 金 属 玻 璃 的氢脆进行 了研究 。 与氢在 金属 玻 璃 中的行 为紧 密 相 连 的 另 一 个 性 质 是 氢 的 扩 散 。 卿 ， 。 抑〕等人 用 内耗 技术研究 了氢在金属 玻璃 中的 行 为 ， 发现 有 一 个类似 金属 中的 弛豫 ， 且 类 弛豫激 活 能为 一 。 即 。 吩 用 电化 学方法 获 得了 ‘ 。 ‘ 。 ， 、 金属 玻璃 中氢 的扩散激 活 能 为 。 汀 〕 用测量 放氢量 的方法 获 得 了 一 基金属 玻璃 中氢的扩 散系数和 激活 能 。 用 电化学 方 法 获 得 了 一 基 金属 玻璃 中氢的扩散系数和 激活 能 。 内耗 和扩 散 的研究 均 表 明非 铁 镍基 金属 玻璃 的扩 散与氢的含量 有关 〔 ， ， 〕 。 江 。 解释 了氢 的扩 散和 含 量 的关 系 ， 最近 〔 〕提 出 了一个定量 的模型 。 本文测 量 了氢 在淬 态和 退火处理的 。 。 。 ， 金属 坡 璃 中的扩散系数 ， 由此 计算 出扩 散激活能 。 使用 型 的仪器测量 了样 品在弯曲振 动模式下的共振频率 ， 由此 研究 了氢对 金属 玻璃 杨 氏模量 的影响 。 实验方法 及结果 氢在 。 。 金属玻璃 中扩散 系 数的 测 量 许 多人 的工 作 表 明氢在金属 玻璃 中的扩散符合经 典 的扩 散 理 论 呱 ， 〕 ， 。 〔 〕 认 为在 ‘ 。 ‘ 。 ，‘ 中氢的扩 散系数 不依 赖于样 品 中氢 的 浓 度 。 由一 维 扩 散 费克 定 律 ， 得到 片状 样 品 内氢含量 和 初始 含量 。 的 比值可 以近 似为〔 〕 ， 几 “ 又下一 一二花一 气 一 一二 。 一一一花一 少 、 一 、 住 一 在此 是 扩散系数 ， 是 样品 半厚 度 ， 是 时 间 。 只要 测量 到 样 品 在一定 温度 下释放 的 氢 量 。 一 和 时 间 的关 系 ， 即 可 由 式求 得在此 温度 下 氢 在样 品 中扩 散系数 。 样 品 由单辊急冷法 制成 ， 宽 一 “ ， 厚 一 ， 长 约 一 。 采 用 电解渗氢 方法 ， 电解 液 为 十 。 ， 渗 氢 电流 密度 为 “ ， 时 间为 ， 渗氢量 可达 。 渗氢后时效 过程 中样品放氢量 的测 量采 用排 水 集 气 法 。 整 个排水 集气装 置 浸 没在装 有水介 质 珍 亘温槽 内 ， 温度稳定 范 围为 士 。 测 量 了 样 品 在室 温附近 的不 同温度 下放 氢量 与时 间的关 系 ， 由此 可 求 得样 异相对 氢含量 。 。 与 放 氢
时间的关系。部分结果示于图1中。由（1)式可知，当扩散系数D为常数时，N,/No与 expt是线性关系。由图1可以君到，当时间轴以1nt为单位时，相对氢含量N,No的曲线 形状是不变的，仅随扩撒系数D的增加向左边平移。 0 0.2 0.2 0.4 20.4 es-puenched aaapia annealed sample 0.6 a:theoretical curve by Eg.(1) a:theoretical D(29-1.56x101m2/3 云0.6 curve by Eg.(1) 出 a55投- 0(297k)=2.63x10m2/3 0,B 0:at321,5水 o:at293.5l ×:at2249at303张1 0.:5t299k 0.8 %:at321.5k a:at 343.5k 1.0 4 5 6 7 39 1011 1.0L 4 5 6 78° 91011 Int,S 1nt,5 图I态金属玻璃中相对含量N:/N。随时间的变化 图2退火处理的金属玻璃中相对含量N:/N。随时间的变化 Fig.1 The variation of relative Fig,2 The variation of relative content N:/N.in as-quenched content N:/N.in annealed metallic metallic glass against time glass against time -28 -Oas-quenched sample -29 -annealed sample at 0 tempt. 0 473k for Eh -30 0 -31 as-quenched 0%=2.92x10’m27st0.95 n=52,7%J/mo1 -32 annealed Do=1.42x107m/ar0.96 0 q:J用.2x1/1 -3 2.9 3.03.13.23.33.43.5 103/1,k1 图3淬态和逗火样品的氢扩散系数和温度的关系 Fig.3 Diffusivities of hydrogen in as-quenched samples and annealed samples against the reciprocal of temperature 由以上实验结果，利用(1)式则计算出了氢在淬态样品中不同温度下的扩散系数D,如表 1所示。采用同样的方法，研究了在473K温度下退火8小时后金属玻璃样品的氢的扩散行为，结 果如图2所示，与图1相似。比较图1和图2可知在室温温度下相对氢含量N:/N。曲线中退火样 品比谇态样品移向左边，表明此时扩散系数变大。表2列出了氢在退火后样品中的扩散系数。 表1氨在淬态FeagNisgSi8B:2Mn2中的扩散系数 Table 1 Diffusivities of hydrogen in as-quenched Fea9NiagSisB12Mn2 10a/T(K-1) 3.401 3.367 3,3a7 3.257 3.1453.110 3.094 3.003 3.003 2.915 InD --32.36-31,77m31.76 -31.05-29,58 -30.19 -30.01-29.99 -29,16-29,16 94
时间的关 系 。 部分结果示于 图 中 。 由 式可知 ， 当扩散索数 为 常 数 时 ， ， 。 与 “ 是 线性关系 。 由图 、 可 以看月 ， 当时间轴 以 为单位时 ， 相对 氢含量 。 的 曲 线 形状 是 不变 的 ， 仅 随 扩散系 数 的增加 向左边 平移 。 认， 。 、之 广 雹 耳 一 ‘ 、 。 “ 了丫 。 ‘厂如 山 曲一昌一一一洁 飞 工 己 ， 、 〔 ， ， 二 一 ‘ 多 ， 笋 多 心 多介多 二 ， 压 刁 七声 ， 图 淬态金属玻璃中相对含量 。 随时间的变化 。 。 一 一 图 退火处理的金属玻璃 中相对含量 。 。 随时间 的 变化 。 。 ︸一”阳引 一 多 一 多 。 多 ， 多 多 你 ， 图 ，火一 淬态和 退火样品 的 氢扩散系 数和 温度的关系 一 由以上实 验结果 ， 利 用 式 则计 算 出 了氢在淬 态样品 中不 同温度下 的扩 散系数 ， 如表 所 示 。 采 用 同样 的方 法 ， 研究 了在 温度下退火 小 时 后金属玻璃样 品 的氢 的扩 散行 为 。 结 果 如 图 所示 与图 相 似 。 比较 图 和 图 可知 在室 温 温度下相对 氢含 量 。 曲线 中退火样 异比淬 态样 品移 向左 边 ， 表 明此 时扩 散系数变 大 。 表 列 出了氢在退火 后样品 中的扩 散系数 。 表 氢在 淬态 。 。 。 中的扩散 系数 一 ， 自 比 ， ‘ 二 曰 自 ，， 口 曰曰 ‘ ‘ ‘ ‘ 州 曰曰 七 曰“ 月， 一 二 口 一 ， 州 侧 目 “ 一 ’ ‘ 一 。 一 。 一 一 弓 一 。 。 一 ‘ 。 一 。 一 。 一 。 舀 一 。 一 。 沁
表2氢在退火处理FeaoNi3gSi3B,2Mn2中的扩散系銨 Table 2 Diffusivities of hydrogen in annealed Fes9Nis9SisB,2Mna 10/T(K-1) 3.407 3,110 3.110 3.094 2,911 2.911 lnD -31,23 -30,25 -30.03 -30.40 -29.09 -28,88 1.2动态法测量含氢金属玻璃的杨氏模量 当样品为单端固定的弯曲振动模式时，样品杨氏模量E和固有频率的关系为： f2=cE/pl4 (2) 式中p为密度，1为长度，c是常数。如果认为渗氢后样品P和1的变化远小于f2的变化，则可 认为f的变化正比于E的变化。本文讨论杨氏模量的相对变化E/E0,即是f2/f,与相对含 氢量N,/No的关系。fo为样品渗氢前的固有频率。对样品固有频率的测量采用静电激发调 频检测方式的Bordoni型仪器。当样品的品质因数较高时，样品强迫共振时的共振频率即视 为其固有频率。样品的渗氢方法同前，电解渗氢的电流密度为1.5~10mA/cm2,时间为2~ 12min。 首先测量了淬态样品渗氢后室温时效过程中相对共振频寧f2/f:随时间1nt的变化，结果 如图4。渗氢后f2f8小于1，时效中随着氢的逸出f2/f逐渐次复。随着渗氢电流加大，渗 氢量增加，渗氢后的f2/相对变化加大。比较图1和图4可知，样品在渗氢后的室温时效 过程中f/f:随1t的变化曲线与相对含氢量N:/No的变化曲线相同。即曲线呈现两个拐点， 而且上拐点均在大约1t=10处。这说明了f2/f:的恢复受样品中氢扩散系数的影响，或者说 相对变化f2/f:与样品含氢量成正比。退火后的样品有完全相似的结果，如图5所示。同样 比较图2和图5可知，因退火后室温氢的扩散系数变大，则图2和图5中上拐点均在大约 1nt=9处。 1,1 1.1 1.0 .0 0.9 0.9 0.8 as quenched sample 0,8 time mA/cm rin 0.7 ●：1,5 annealed samplo 010 2 0.6 current tima 0.7 410 BA/cm*min fo:before charged 0.5 0:10 0电写 0.6 010 12 0.4 Fo:before charged 0.5 8.9101112 0.3 Int,s 56789101112 Int,S 图4谇态样品渗氢后室温时效￡〔？。与时间的关系 图5退火样品渗氢后室温时效z/准：。与时间的关系 Fig.4 After charging of H the vari- Fig.5 After charging of H the var- ation of f2/f against time in as- iation of f2/f;against time in an- quenched samples during aging at nealed samples during aging at room room temperature temperature 95
表 氢在退火处理 。 。 。 。 ， 中的扩散系 数 。 ， 一 一 。 。 一 。 。 一 。 。 一 。 。 一 。 一 。 动 态法 测 量 含氢金属 玻 璃的 杨氏 模量 当样品为单端 固定 的弯 曲振 动模式 时 ， 样品杨 氏模量 和 固有频率 的关 系为 式 中 为密度 ， 为长度 ， 。 是 常数 。 如果认为渗氢 后样 品 和 的变化远小于 “ 的变 化 ， 则 可 认 为 “ 的变化正 比于 的变化 。 本文 讨论杨 氏模量 的相对 变化 。 ， 即是 “ 之 ， 与相对 含 氢量 。 。 的关 系 。 。 为样 品渗氢前的 固有频率 。 对 样 品 固有频率 的测 量采 用 静电 激 发 调 频检测 方式的 型 仪器 。 当样品 的 品质因 数较 高时 ， 样 品强迫共振 时 的共振频率即 视 为其 固有频率 。 样品的渗氢方 法 同前 ， 电解渗氢 的 电流密度 为 “ ， 时 间为 。 首先测 量 了淬 态 样 品渗氢后室 温 时效过程 中相对 共振频率 “ 三随时 间 的变化 ， 结 果 如 图 。 渗氢 后 “ 忍小于 ， 时效 中随着氢 的逸 出 “ 忿逐渐 恢复 。 随着渗氢 电流加 大 ， 渗 氢量 增加 ， 渗 氢 后的 “ 已相对变化加 大 。 比较 图 和 图 可知 ， 样 品在渗氢后 的室 温 时 效 过程 中 ’ 忍随 的变化 曲线与相对 含氢量 。 的变化 曲线相 同 。 即 曲线 呈现两 个拐 点 ， 而 且上拐点均在大约 二 加处 。 这说 明 了 忍的恢 复受样 品 中氢扩散系数 的影响 ， 或 者 说 相对变化 么 巴与样品含氢量成 正 比 。 退火 后 的样品有完 全相似 的结果 ， 如 图 所 示 。 同 样 比较 图 和 图 可知 ， 因退火 后室 温氢的扩散系数变 大 ， 则图 和 图 中上拐 点 均 在 大 约 二 处 。 的 亡心 甘。 。 匆， 闪 勺叫 佘 。 日 七 六 。 几， 七 。 昌 口 口 即 ， 已 夕矛 一 ， ， 一 图 退火样品渗氢后 室温 时效 。 与时 间 的 关系 一 一 」 图 淬态样品渗氢后 室温时 效 。 与时 间的关系 。 “ 乏 “ 三
2讨 论 2.1氢在金属玻璃Fe3gNi3 eSisB12Mn2中的扩散激活能 利用表1和表2所列的数据绘出图3。按经典的扩散系数和扩散激活能的关系式D=D0 exp(-Q/RT),可求得淬态和退火样品的扩散系数分别为： 态D=2.92×105exp〔(-52.7kJ/mol)/RT)m2/s (3) 退火D=1.42×107exp〔(-38.2kJ/mo1)/RT〕m2/s (4) 分别由(1)式和(3)式或(1)式和(4)式计算出在室温下淬态及退火样品中相对氢 含量N:/No随lnt的曲线（如图1、2中曲线a所示）与实验值符合很好，由此说明经典的扩 散理论可以很好地描述氢在金属玻璃中的扩散行为。 R.W.Lin(5)用电化学方法获得了金属玻璃Fe4oNi4oP:4Bs中氢的扩散系数为： D=8.52×107exp〔(-47.07kJ/mol)/RT〕m2/s B.S.Berry3)用内耗方法测量到此金属瑞璃中氢的类Snoek弛豫活能约为0.5~0.6eV,均 与我们的结果一致。但R.W,Li获得的频率因子Do却比我们的小二个数量级，与我们退火 后的结果相近。 2.2结构驰豫对扩敞激活能的影响 以上结果表明，当样品在473K退火8小时后氢的扩散激活能由淬态的52.7kJ/mo1减小 为38.2kJ/mol。R.W.Lin5)认为Fe4oNi4oP4B6在573IK退火1小时后频率因子Do不变而 扩散激活能稍有增加，但没有给出具体数值。T,Egami的工作表明非晶中有三种类型的缺 陷：'p型缺陷是一种压应力缺陷，.型缺陷是张应力缺陷，τ缺陷是剪应力缺陷。P、n两种 缺陷可经退火消失，但x缺陷不依赖结构驰豫；Fe4oNi4oP14Bs经350℃1小时退火有大约 10%的缺陷复合(8)。由此我们可以解释退火后氢的扩散激活能减小的现象。由于非晶中原 子的无序排列，缺陷中，即间隙位置的能量不可能是单一值，应该具有一个分布谐，进入非晶的 氢原子首先占据能量最低的间隙位置，即处于型缺陷中间隙位置能量分布谱中能量最低的 那一段。这也正是氢在铁镍基金属玻璃中的扩散激活能远大于在铁中的值6.88kJ/moI及在 辣中的值39.9kJ/mol的原因。退火处理使部分P、缺陷复合，使主要依赖于n型缺陷的氢的 扩散激活能发生了改变。也就是说结构驰豫导致的P、缺陷的复合是金属玻璃中氢的扩散 激活能因退火而减小的原因。 2.3间隙氢降低金属玻璃杨氏模量 ,以上工作已表明，无论淬态或退火的金属玻璃中f2/f:的降低均与样品中氢含量成正比。 由图4、5可知，f2/f可降低约50%。如果间隙氢不降低金属玻璃的杨氏模量，且假设间 隙氢引起样品的膨胀是各向同性的，略去ρ的变化，则（2)式变为： f2/f8=18/14 (5) 即在渗氢后样品长度应伸长约40%，实验中没有观察到样品长度的变化。如果假设间隙氢不 引起样品体积膨张，则E/E0约为50%。从现有文献看氢降低金属的杨氏模量达50%似乎是不 可能的。但对金属玻璃断裂强度σ，的研究表明2)：当含有氢时σ，极大降低，而在室温时效过 程中随氢逸出σ，可以恢复到接近渗氢前的水平.这些与我们观察到的f2/性质是一致的。因 此从定性方面间隙氢可以降低金属玻璃的杨氏模量。对间隙氢降低金屈玻璃杨氏模量的机理 96
讨 论 氢在 金属玻 璃 。 。 。 ， 中的扩 散激活能 利 用 表 和 表 所列 的数 据绘 出图 。 按经 典 的扩散系数和 扩散激活 能 的关 系式 。 一 ， 可 求 得淬态和 退火 样 品的扩散系数分别为 淬 态 。 “ 一 二 〔 一 〕 “ 退火 一 〔 一 。 〕 “ 分别 由 式 和 式或 式和 式计算 出在室温下淬态及退火 样 品 中相对 氢 、 含量 。 随 的 曲线 如图 、 中曲线 所示 与实 验值符合很好 ， 由此说 明经 典的扩 散理论 可 以很好 地描述 氢在 金属 玻璃 中的扩散行为 。 〔 〕用 电化学方法 获得 了金属 玻璃 ‘ 。 ‘ 。 中氢的扩散 系数 为 二 一 〔 一 了 〕 “ 〔 〕用 内耗方法测量 到此 金属 玻璃 中氢 的类 弛豫 活能约 为 一 ， 均 与我们 的结果 一致 。 但 获 得的频率 因子 。 却 比我们 的小 二 个数量 级 ， 与我们 退火 后 的结果 相近 。 结构 驰豫 对扩散 激活 能的影响 以上结果 表 明 ， 当样品在 退火 小时后氢的扩散激活 能由淬态 的 减 小 为 。 〕认 为 。 。 ， 。 在 退 火 小时后频率 因子 。 不变而 扩散激活 能稍 有增加 ， 但没 有给 出具体数值 。 ‘ 的工 作表 明非 晶中有三 种 类型 的 缺 升 陷 ’ 型缺 陷是 一种压应力缺陷 ， 型缺 陷 是 张应 力缺 陷 ， 下 缺 陷是 剪应力 缺 陷 。 、 两 种 缺 陷可经 退火消 失 ， 但 缺 陷不依赖结构 驰豫 。 ‘ 。 ，‘ 经 ℃ 小 时退火有 大约 的缺陷 复合 〕 。 由此 我们 可 以解释退火 后氢 的扩散激活 能减 小的现象 。 由于非 晶 中 原 子 的无 序排列 ， 缺陷 中 ， 即 间隙位置 的能量 不可 能是 单一值 ， 应该 具有一个分布谱 。 进 人非 晶的 纂原子首先 占据“旨量 最低 的 间隙位置 ， 即处 于 ” 型缺陷 中间隙位戳蹋分布谱 中能量 最低 的 那一段 。 这 也正 是 氢 在铁 镍基金属 玻璃 中的扩 散激活 能远 大于 在铁 中的 值“ 。 “ ” “ ‘ “ ’及 在 锌中的值 · “ ‘加 “ ’的原因 。 退 火处理使部分 、 “ 缺 陷 复合 ， 使主 要依赖于“ 型 缺 陷 的 氢 的 扩散激活 能发 生 了改 变 。 也就 是 说结 构 驰豫导致 的 、 缺 陷 的 复合是 金属玻璃 中氢 的 ‘ 扩 散 激活 能 因退火而 减 小 的 原 因 。 间隙氢降低 金属玻璃 杨氏 模量 以上工 作 已表 明 ， 无论淬 态或退火 的 金属 玻璃 中 “ 云的降低均与样 品 中氢含量 成正 比 。 由 图 、 可知 ， 云可降 低约 。 如果 间隙氢 不降 低金属玻璃 的杨 氏模量 ， 且假 设 间 隙氢弓起 样 品的膨 胀是 各 向同性 的 ， 略去 的变化 ， 则 式变 为 忍 之 即 在渗 氢 后样 品长度应 伸长约 ， 实 验 中没 有观察到样品长度的变化 。 如果 假设 间隙氢 不 弓起 样 品体 积 膨胀 ， 则 。 约 为 。 从现 有文献看氢 降低金属 的杨 氏模量 达 似 乎 是 不 可 能的 。 但对 金属 玻璃断裂 强度 。 ， 的研究 表明〔 “ 〕 当含 有氢 时 极大降 低 ， 而 在室 温时效过 程 中随氢逸 出。 可 以恢 复到 接近 渗氢前 的水平 。 这 些与 我们 观察到 的 “ 忍性质 是 一致 的 。 因 此 从定性方面 间隙氢可 以降低金属 玻璃 的杨 氏模量 。 对 间隙氢降 低金属 玻璃杨 氏模量 的机理
及定量的关系有待进一步研究。 3总 结 (1)用排水集气法获得了氢在淬态及退火处理后金属玻璃Fe39Ni3 oSiaB12Mn2中 散激活能和频率因子D0。退火处理引起的结构驰豫将使氢的扩散激活能和频率因子均降低。 (2)观察到了在金属玻璃中样品固有频率f2/f:的降低与含氢量成正比的现象。定性 方面氢可以降低金属玻璃的模量。 参考文献 〔1〕郭贻诚，王震西主编：非晶态物理学第五章科学出版社，1984 2 J Tong,H.S.;Macur,J,E,:Corrosion 38 (1982),464 3 Berry,B.S,;Pritcher,W.C.:Scripta Met.15 (1981),637 (4 Yoshinari,O.;Koiwa,M.,Inoue,A.and Masumoto,T.:Acta metall.31(1983),2063 5 Lin,R.W,and Johnson H.H.:J,Non-cryst,51 1982 )45 6 Takagi,Y.;Imai,A.;Kawamura,K.and Sekizawa,H.:Proc.4th Int.Conf.on Rapidly Quenched Metals (Sendai,1981),653 7 )Kirchheim,K.;Sommer,F,and Schluckebier,G,:Acta metall. 30(1982),1059 (8 Srolovitz,D.;Egami,T,and Vitek,V.:Phys.Rev.24 1981),6936 97
及定量 的关 系有待进 一步研究 。 总 结 用 排水 集气法 获得了氢在淬态及退火处理 后 金属玻璃 。 。 。 。 ， 中 扩 散 激活 能和频率 因子 。 。 退火处理引起 的结 构驰豫将 使氢 的扩 散激活 能和 频率 因子 均降低 。 观察到 了在金属 玻璃 中样品 固有频率 “ 忍的降低与含氢量 成正 比的现 象 。 定 性 方 面氢可 以降低金属玻璃 的 模量 。 参 考 文 献 〔 〕 郭贻诚 ， 王震西 主编 议卜晶态物理学 第 五章 科学 出版社 ， 〔 〕 ， ， ， 〔 〕 ， ， ， 〔 〕 ， 多 ， ， ， ， 〔 〕 ， 一 了 ， 〔 〕 ， ， ， ， 。 ， ， 〔 〕 ， ， ， ， ， 〔 〕 ， ， ，