一种放电等离子烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法

本发明属于非晶合金领域，更具体地，涉及一种放电等离子烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法。

背景技术：

非晶合金由于其内部长程无序短程有序的原子结构使得非晶合金不存在传统晶态合金中常见的位错、晶界等结构，因此非晶合金有着比传统合金材料更为优秀的力学性能、物理性能和化学性能等，使得非晶合金有着很大的研究价值和应用空间。但是传统的非晶合金制备技术主要是以液相急冷为原理，受非晶合金自身冷却速率的影响，只能制备粉末状、细丝状或薄膜状的非晶合金，尺寸上的限制大大制约了非晶合金的应用范围。而运用粉末烧结技术对非晶合粉末进行烧结成形，能在一定程度上突破非晶合金尺寸上的限制，制备出大尺寸的非晶合金材料，而在众多粉末烧结技术中放电等离子烧结技术(sparkplasmasintering，sps)因为烧结温度低，烧结速度快等优点尤其适合非晶合金的烧结制备。

但是由于sps烧结升温速率快，在烧结大尺寸或者形状复杂的非晶合金样品时，样品内部势必会产生不均匀的温度场，由于非晶合金对温度的敏感性较高，较高的局部温度会导致局部晶化，这会对烧结样品内部的结构和性质产生较大的影响，对sps烧结样品内部的温度分布进行研究，对于理解和解决sps烧结样品内部结构和性质不均匀的问题有很大的意义。

而目前对于sps烧结温度场的研究方法主要分为数值模拟和实验方法。对于前者，sps烧结温度场数值模拟方面的研究比较多，但是模拟结果要通过实验的方法进行验证，而目前对于通过实验的方法研究sps烧结温度场的方法却比较少，主要包括以下两种实验研究方法：文献“temperaturedistributionatsteadystateunderconstantcurrentdischargeinsparksinteringprocessoftiandal2o3powders”提出了一种通过向sps烧结系统中不同位置设置热电偶直接测量该部位的温度值的温度场研究方法；文献“femanalysisofthetemperatureandstressdistributioninsparkplasmasintering:modellingandexperimentalvalidation”通过观察烧结试样截面不同部位的微观结构来间接的研究烧结温度的差异。但是以上两种方法都有缺点：热电偶测量法可以很容易的在烧结系统的模具、压头或是垫块处设置热电偶，但是在粉末样品内部设置热电偶较为困难或者只能设置一个热电偶，不能得到样品的整体温度分布，另外热电偶的内置还需要对烧结模具进行钻孔等改造，较为麻烦，改造过后的模具不能用于常规sps烧结，而且热电偶的内置因热传导等因素会影响样品烧结温度场的实际分布，从而不能得到样品准确的温度值；而观察样品的微观结构主要为观察烧结样品截面不同部位的晶粒大小，或者是相变过程，对于不存在晶粒和明显相变过程的非晶合金不太适用，因此该方法只能定性的分析样品内部的温度分布，无法得出烧结温度场的数值分布，而且样品的微观结构还受到除温度外的其他因素的影响，因此微观结构观察法分析出的温度分布趋势并不准确，此外为了观察样品截面不同位置的微观结构，需要磨样、腐蚀、显微镜观察等步骤，过程繁琐，实验工作量大。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种方法简单且标定准确的放电等离子烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法，旨在解决现有技术通过数值模拟对sps烧结样品内部温度分布进行标定需要实验方法验证；通过实验测试方法对sps烧结样品内部温度分布进行标定影响烧结样品内部温度分布、方法步骤繁琐且标定准确度有待提高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种放电等离子烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法，包括如下步骤：

(1)将非晶合金粉末通过放电等离子烧结制备得到块体非晶合金样品；

(2)将步骤(1)得到的块体非晶合金样品内部需要标定温度场的部位切割成若干个非晶合金子块体，并标记每个非晶合金子块体在所述块体非晶合金样品内部的位置；

(3)对步骤(2)获得的若干个非晶合金子块体在相同的保温温度下分别进行等温晶化处理，得到各非晶合金子块体的晶化时间；所述保温温度位于所述非晶合金的过冷液相区；

(4)对制备所述块体非晶合金样品所用的非晶合金粉末在不同退火温度下进行退火和等温晶化，得到该非晶合金粉末材料在不同退火温度下对应的晶化时间，即得到该非晶合金粉末材料退火温度与晶化时间的函数关系式；且步骤(4)对所述非晶合金粉末进行等温晶化时的保温温度与步骤(3)对所述非晶合金子块体进行等温晶化处理的保温温度相同；

(5)将步骤(3)中得到的若干个非晶合金子块体的晶化时间代入步骤(4)所述退火温度与晶化时间的函数关系式，即可得到不同非晶合金子块体对应于所述块体非晶合金样品内部不同位置处在放电等离子保温烧结过程中的温度分布。

优选地，步骤(1)具体为：将非晶合金粉末置于烧结模具中，并将该非晶合金粉末压制成坯，然后置于放电等离子烧结炉中升温至烧结温度进行保温烧结，其中烧结温度位于所述非晶合金的过冷液相区内，烧结完成后降温至室温，得到块体非晶合金样品。

优选地，所述升温其升温速率为50-150k/min，所述保温其保温时间为3-10min。

优选地，步骤(2)采用机械切割或者电火花线切割,所述非晶合金子块体的三维尺寸不大于2mm×2mm×2mm。

优选地，步骤(3)根据dsc原理对所述若干个非晶合金子块体分别进行等温晶化处理，得到各非晶合金子块体的晶化时间。

优选地，步骤(3)采用差式扫描量热仪对所述非晶合金子块体进行等温晶化处理。

优选地，步骤(3)具体为：将步骤(2)切割得到的若干个非晶合金子块体分别升温至相同的保温温度t保温，在该保温温度下保温至该非晶合金子块体完全晶化，获得所述若干个非晶合金子块体在该保温温度下对应的若干条等温dsc热流曲线；利用各热流曲线获得各非晶合金子块体的初始晶化时间作为其晶化时间；其中，所述保温温度t保温位于所述非晶合金的过冷液相区δt内。

优选地，利用双切线法在所述dsc热流曲线上标定出初始晶化时间t晶化，具体方法如下：分别在热流曲线还未发生晶化的平缓的基线部分和开始晶化时晶化峰下降部分做切线，取两条切线的交点对应的时间即为初始晶化时间t晶化，最终得到非晶合金样品内部不同位置的各非晶合金子块体的初始晶化时间t晶化，将该初始晶化时间作为其晶化时间。

优选地，步骤(4)包括如下子步骤：

(4-1)将所述非晶合金粉末按照步骤(1)所述放电等离子烧结的升温速率升温至退火温度后进行保温，保温时间与步骤(1)所述放电等离子烧结的保温时间相同，退火完成后进行降温，降温速率与步骤(1)所述放电等离子烧结后的降温速率一致；其中，所述退火温度位于所述非晶合金的过冷液相区内；

(4-2)待降温至100℃以下后，对得到的非晶合金进行等温晶化处理，该等温晶化的保温温度与步骤(3)所述非晶合金子块体等温晶化的保温温度相同，保温直至非晶合金完全晶化，得到该退火温度下对应的晶化时间；

(4-3)在该非晶合金过冷液相区范围内改变退火温度，重复步骤(4-1)和步骤(4-2)，得到不同退火温度下对应的晶化时间，即得到该非晶合金粉末材料退火温度与晶化时间的函数关系式。

优选地，将步骤(4-3)得到的不同退火温度下对应的晶化时间数据进行非线性拟合，得到退火温度与晶化时间之间的函数关系式。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种sps烧结制备非晶合金内部温度场标定的实验方法。该方法的原理主要是利用非晶合金在高温下具有晶化过程的特点，通过等温晶化实验得到sps烧结非晶合金样品内部各部位的晶化时间；另一方面，通过对烧结制备样品所用的非晶合金粉末在不同的退火温度下进行退火实验，再对退火样品进行等温晶化实验，得到不同退火温度对应的晶化时间，构造出晶化时间与退火温度之间的函数关系，再根据烧结样品等温晶化实验得出的不同部位的晶化时间，即可得出sps烧结制备非晶合金内部温度场分布。本发明所提供的方法不会影响sps烧结时样品内部的温度分布，通过非晶材料在高温下的晶化时间进行间接的温度标定，可以准确的得出烧结样品内部不同部位的烧结温度。

(2)本发明提出的一种sps烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法，以非晶合金这种新型材料的材料特性为基础，首先通过sps烧结成型出非晶合金样品，然后在样品内部不同部位按阵列形式切割取样，经等温晶化得到样品内部不同部位的晶化时间，将其晶化时间数据代入由退火-等温晶化实验构建的不同退火温度与晶化时间的函数关系式，即可得出sps烧结非晶合金样品内部温度场的分布。通过这种方法，可以间接的得到非晶合金烧结样品内部任意部位的烧结温度，与模拟结构符合度高，适用性强。

(3)相对于传统的热电偶法，本发明不需要在样品内部插入热电偶，不会影响样品的烧结温度分布，此外本发明不像热电偶法需要对烧结模具进行钻孔等加工，过程简便，而且会得到更多点的温度信息，可以构建出sps烧结非晶合金样品内部温度场的具体整体分布；与微观结构分析法相比都是采用间接的方式对温度场进行研究，但是本发明会直接得出温度场的数值分布，而微观结构分析法只能做定性的分析，而且为了观察样品截面不同位置的微观结构，需要切割、磨样、腐蚀、电子显微镜观察等步骤，过程繁琐，本发明在构建了晶化时间与退火温度间的关系之后，只要得到非晶合金内部不同部位的晶化时间即可得到该部位的烧结温度，此外微观结构观察法对于不存在晶粒和明显相变过程的非晶合金不太适用。

附图说明

图1是本发明提出的sps烧结非晶合金内部温度场研究方法流程图；

图2是按照本发明的优选实施例中所采用的sps烧结石墨模具；

图3是按照本发明的优选实施例中所用的切割方案；

图4是按照本发明优选实施例所采用的在等温dsc热流曲线上利用双切线法确定初始晶化时间的方法示意图；

图5是按本发明优选实施例得到的sps烧结制备非晶合金下半部分各部位的热流曲线；

图6是按照本发明的优选实施例拟合所得到的退火温度与初始晶化时间之间的关系曲线；

图7是按本发明优选实施例得到的sps烧结制备非晶合金下半部分的温度分布等高线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种放电等离子烧结制备非晶合金内部温度场的标定方法，包括如下步骤：

(1)将非晶合金粉末通过放电等离子烧结得到块体非晶合金样品；

(2)将步骤(1)得到的块体非晶合金样品内部需要标定温度场的部位切割成若干个非晶合金子块体，并标记每个非晶合金子块体在所述块体非晶合金样品内部的位置；

(3)对步骤(2)获得的若干个非晶合金子块体在相同的保温温度下分别进行等温晶化处理，得到各非晶合金子块体的晶化时间；所述保温温度位于所述非晶合金的过冷液相区；

(4)对制备所述块体非晶合金样品所用的非晶合金粉末在不同退火温度下进行退火和等温晶化，得到该非晶合金粉末材料不同退火温度下对应的晶化时间，即得到该非晶合金粉末材料退火温度与晶化时间的函数关系式；且步骤(4)对所述非晶合金粉末进行的等温晶化时的保温温度与步骤(3)对所述非晶合金子块体进行等温晶化处理的保温温度相同；

(5)将步骤(3)中得到的若干个非晶合金子块体的晶化时间代入步骤(4)所述退火温度与晶化时间的函数关系式，即可得到不同非晶合金子块体对应于所述非晶合金块体不同部位处在放电等离子保温烧结过程中的温度分布。

本发明首先利用放电等离子烧结系统(sparkplasmasintering，sps)将非晶合金粉末烧结成块体非晶合金样品，并在块体非晶合金样品内部的不同位置处切割取出一系列非晶合金小样品。然后对切割出的非晶合金小样品进行等温晶化处理，得到块体非晶合金样品内部不同部位的晶化时间。此外对制备非晶合金烧结样品所用的非晶合金粉末进行退火-等温晶化实验，得到不同退火温度下对应的晶化时间。最后对照等温晶化得到的非晶合金样品内部不同部位的晶化时间，即可得到sps烧结制备非晶合金样品内部不同部位烧结时保温阶段的温度分布。该方法利用非晶合金的独特热效应以及对热历史敏感的特点实现内部温度场的精确标定,该方法简单适用性强,且标定过程不影响样品原始温度场，可以得到sps烧结制备的非晶合金样品内部任意部位的烧结温度，与模拟结果符合度较高，适用性强。

本发明步骤(1)具体为：将非晶合金粉末置于烧结模具中，并将该非晶合金粉末压制成坯，然后置于放电等离子烧结炉中升温至烧结温度进行保温烧结，其中烧结温度位于所述非晶合金的过冷液相区内，烧结完成后降温至室温，得到块体非晶合金样品。一些实施例中，步骤(1)其升温速率为50-150k/min，其保温时间为3-10min。

一些实施例中，步骤(1)具体为：将非晶合金粉末放入烧结用的石墨模具中，其中模具与非晶合金粉末之间垫有石墨纸层；然后利用小型液压机以压力p压向模具压头施加压力将非晶合金粉末压实成为压坯，压力p压范围为5-50mpa，再将带有非晶合金粉末压坯的石墨模具放入放电等离子烧结炉体中，抽真空，真空度为1-105pa，通入氮气、氩气等保护气氛，设置好烧结温度ts、保温时间ts、烧结压力ps、升温速率等烧结工艺参数，其中烧结温度ts应位于所用非晶合金的过冷液相区δt内，保温时间为3-10min，烧结压力为10-200mpa，升温速率为50-150k/min，烧结完成后随炉冷却，系统记录冷却降温速率，最后烧结得到块体非晶合金样品。

本发明步骤(1)利用sps进行粉末烧结时制备非晶合金样品时，烧结参数的设定要保证烧结出的样品为非晶态，因为后续的方案步骤是以非晶合金的晶化特性为基础的设计的。因此在一些实施例中，sps烧结出的样品需要经过x射线衍射分析来验证烧结的试样是否为非晶态。

本发明一些实施例中，在sps烧结出的块体非晶合金样品内部某个平面内按阵列形式切割出若干个两两相邻的非晶合金小样品，切割出的小样品尺寸要符合后续差示扫描量热仪(differentialscanningcalorimeter，dsc)的等温晶化检测要求，一般非晶合金子块体的三维尺寸不大于2mm×2mm×2mm(即长、宽和高均不大于2mm)。可以采用机械切割比如切割锯切割、金刚石刀具切割；或采用电火花线切割等切割方式。最后将切割出的样品编号，以标记每个切割出的样品在块体非晶合金样品内部的位置。

在一些实施例中，步骤(1)烧结得到的非晶合金块体为圆柱体样品，利用精密切割机取样，首先从圆柱状样品的直径部位沿轴向切割出厚度为l的矩形薄片；然后以l的间隔沿径向将矩形薄片切割为若干个长条状样品；最后在每个长条状样品的一个半径长度上同样以l为间隔切割出正方体样品，正方体样品尺寸为l×l×l，具体切割过程如图3所示。当然，切割方法及所用切割设备不仅限于本实施例所描述的方法及设备。

本发明步骤(3)根据dsc原理对所述若干个非晶合金子块体分别进行等温晶化处理，得到各非晶合金子块体的晶化时间。一些实施例中，步骤(3)具体为：将步骤(2)切割得到的若干个非晶合金子块体分别升温至相同的保温温度t保温，在该保温温度下保温至该非晶合金子块体完全晶化，获得所述若干个非晶合金子块体在该保温温度下对应的若干条等温dsc热流曲线；利用各热流曲线获得各非晶合金子块体的初始晶化时间作为其晶化时间；其中，所述保温温度t保温位于所述非晶合金的过冷液相区δt内。过冷液相区δt＝tx-tg，tx为晶化温度，tg为非晶合金材料的玻璃转变温度。

本发明步骤(3)对步骤(2)切割出的非晶合金子块体进行等温晶化处理，具体处理过程如下：以50-300k/min的升温速率快速升温至设定的保温温度t保温，保温直至非晶合金样品完全晶化，其中保温温度t保温应位于非晶合金的过冷液相区δt内，过冷液相区δt的范围大小与高低与所用非晶合金的种类有关。通过以上实验得到了非晶合金样品内部不同位置的子块体等温dsc热流曲线。

一些实施例中，利用双切线法在所述dsc热流曲线上标定出初始晶化时间t晶化，具体方法如下：分别在热流曲线还未发生晶化的平缓的基线部分和开始晶化时晶化峰下降部分做切线，取两条切线的交点对应的时间即为初始晶化时间t晶化，最终得到非晶合金样品内部不同位置的各非晶合金子块体的初始晶化时间t晶化。

在一些实施例中，可以采用其他的标准或方法从热流曲线中确定非晶合金样品的晶化时间，比如利用双切线法取晶化结束时间，或者采用其他方法比如基线分离点法得到晶化时间等，甚至可以直接取晶化峰值点应的时间(晶化度约为50％对应的晶化时间)作为对照标定的标准。

本发明步骤(4)中的退火-等温晶化实验具体包括两个阶段；先退火后等温晶化。其中退火阶段主要是为了模拟不同保温温度的sps烧结过程的温度变化过程，其温度变化如下：首先按步骤(1)的sps烧结升温速率升温至退火温度t退火，退火温度t退火设定为sps烧结温度ts附近及以上一定范围内的一系列温度值，该范围取决于该类非晶合金sps烧结制备保温阶段时的模具温度与样品中心温度的温度差异，可由文献调研或者数值模拟得到，退火时间t退火与步骤(1)的保温时间ts一致，退火完成后开始降温，降温速率与步骤(1)烧结时保温完成后的降温速率一致；降温至室温后进入等温晶化阶段，而等温晶化阶段的具体过程与步骤(3)中的等温晶化处理要求一致：以50-300k/min的升温速率快速升温至与步骤(3)中一致的保温温度，保温直至非晶合金样品完全晶化，最后得到不同退火温度t退火对应的等温dsc热流曲线，同样采用双切线法标定出初始晶化时间t’晶化，得到不同退火温度t退火对应的初始晶化时间t’晶化。

一些实施例中，步骤(4)包括如下子步骤：

(4-1)将所述非晶合金粉末按照步骤(1)所述放电等离子烧结的升温速率升温至退火温度后进行保温，保温时间与步骤(1)所述放电等离子烧结的保温时间相同，退火完成后进行降温，降温速率与步骤(1)所述放电等离子烧结后的降温速率一致；其中，所述退火温度介于所述非晶合金的过冷液相区内；

(4-2)待降温至100℃以下，对该非晶合金进行等温晶化处理，该等温晶化的保温温度与步骤(3)所述非晶合金子块体等温晶化的保温温度相同，保温直至非晶合金完全晶化，得到该退火温度下对应的晶化时间；

(4-3)在所述非晶合金过冷液相区范围内改变退火温度，重复步骤(4-1)和步骤(4-2)，得到不同退火温度下对应的晶化时间，即得到该非晶合金粉末材料退火温度与晶化时间的函数关系式。

本发明步骤(4)将非晶合金粉末在一系列退火温度下进行退火后，再进行等温晶化，其退火过程模拟步骤(1)块体非晶合金的烧结过程的热历史(受热过程)，因此其升温速率、保温时间以及降温速率均优选与步骤(1)块体非晶合金烧结过程相同。步骤(4)对所述非晶合金粉末进行的等温晶化时的保温温度与步骤(3)对所述非晶合金子块体进行等温晶化处理的保温温度相同，以确保步骤(2)获得的若干个非晶合金子块体的晶化时间代入退火温度-晶化时间函数关系式求解非晶合金子块体的烧结温度的准确性和合理性。

一些实施例中，将步骤(4-3)得到的不同退火温度下对应的晶化时间数据进行非线性拟合，得到退火温度与晶化时间之间的函数关系式。

本发明步骤(5)中在对sps烧结非晶合金温度场进行标定时，首先对步骤(4)得到的一系列不同退火温度t退火对应的初始晶化时间t’晶化进行非线性曲线拟合，得到退火温度t退火与初始晶化时间t’晶化之间的关系曲线，对照在步骤(3)中得到的非晶合金样品内部不同部位的初始晶化时间t晶化，即可得到样品不同部位的烧结时保温阶段的温度场分布。

在一些实施例中，对于sps制备非晶合金样品时当温度降至100℃左右时应从烧结炉中取出样品空冷，该阶段的降温速率取决于空气温度或空气流动等其他外部环境条件，此时的降温速率几乎是不可控的。按本发明原理来说对于利用dsc进行退火-等温晶化实验时退火阶段降温降温速率应当与sps烧结制样时的降温速率一致，在100℃以上的高温部分降温速率可以做到很好的控制，可以保证与sps烧结降温时的降温速率基本一致，但是当温度降至100℃以下时，除了难以保证与sps烧结时无法控制的降温速率一致，dsc本身控制的降温速率会变慢，此时降温速率几乎无法与sps的降温速率保持一致。基于以上情况，同时由于当温度降至100℃以下时低温温度变化对非晶合金的晶化时间是没有影响的，为了简化实验流程，一些实施例中将100℃以下的降温部分删去，退火结束后温度降至100℃后直接开始升温进入等温晶化阶段。

以下为实施例：

图1为按照本发明的一种sps烧结制备非晶合金内部温度场的标定实验的流程图，包括如下步骤：

(1)本实施例采用的是日本sinterland公司的labox-1575型烧结系统，非晶合金粉末采用的是粒度为100-150μm的zr55cu30al10ni5非晶合金粉末，经xrd分析该非晶合金粉末为非晶态，dsc分析可知该非晶合金粉末的玻璃转变温度tg为405℃，晶化温度tx为487℃，过冷液相区δt(δt＝tx-tg)为82℃。将zr55cu30al10ni5非晶合金粉末放入烧结用的石墨筒状模具中，石墨模具示意图如下图2所示，其中模具与非晶合金粉末之间垫有石墨纸层；然后利用小型液压机以20mpa的压力向模具压头施加压力将非晶合金粉末压实成为冷压坯，再将带有非晶合金粉末压坯的石墨模具放入放电等离子烧结炉体中，抽真空至10pa以下，通入氮气保护气氛，设置烧结工艺参数如下：烧结温度ts为425℃，保温时间ts为5min，烧结压力ps为50mpa，升温速率为50k/min，烧结得到直径d为20mm，高度h为15mm的圆柱状非晶合金样品，经xrd分析该非晶合金样品为非晶态，烧结后由系统得到的温度变化曲线可知，冷却降温速率约为65k/min。

(2)后续dsc测试要求的样品为2×2×2mm的正方体非晶合金块体，因此利用精密切割进行以下切割步骤：首先从圆柱状样品的直径部位沿轴向切割出厚度为2mm的矩形薄片；然后以2mm为间隔沿径向将矩形薄片切割为若干个长条状样品；最后在每个长条状样品的一个半径长度上同样以2mm为间隔切割出2×2×2mm的正方体样品。最后对每个切割出的正方体样品编号，以标记每个样品在圆柱状样品内部的位置。切割过程的示意图如图3所示，本实施例中共切割出7层每层4个共计28个非晶合金正方体样品，因为sps烧结时试样的温度场分布上下几乎一致，为简化本发明的实验流程，因此本实施例中取样品下半部分的四、五、六、七共四层的16个非晶合金正方体样品(样品编号分别为4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3和7-4)开展步骤(3)中的等温晶化实验。

(3)将步骤(2)在非晶合金样品内部不同位置切割到的非晶合金正方体样品进行等温dsc实验，以200k/min的升温速率升温至保温温度t保温，本实施例的保温温度t保温为445℃，保温45min，以升温至100℃时为零时刻点得到该时刻点后的热流曲线，然后利用双切线法在热流曲线上标定出初始晶化时间t晶化，具体如下：分别在热流曲线还未发生晶化的平缓的基线部分和开始晶化时晶化峰下降部分做切线，取两条切线的交点对应的时间即为初始晶化时间t晶化，双切线法标定方式如下图4所示，最终得到非晶合金样品内部不同位置的初始晶化时间t晶化。在本实施例中，得到的16个样品(样品编号分别为4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3和7-4)的热流曲线如图5所示，利用双切线法得到每个样品的初始晶化时间t晶化如表1所示，其中第六层编号为6-2的非晶合金正方体小样品的初始晶化时间疑似因实验失误导致数值过大不符合规律，不计入步骤(5)中的温度场研究。

表1实施例1制备的非晶合金下半部分各部位的初始晶化时间

(4)同样利用dsc设备采用sps烧结所用的zr55cu30al10ni5非晶合金粉末开展退火-等温晶化实验，具体如下：首先按步骤(1)中sps烧结的升温速率50k/min升温至退火温度t退火，退火温度t退火的范围设置为sps烧结温度ts附近及以上一定范围内的一系列温度点，而在本实施例中烧结温度ts为425℃，因此退火温度t退火设置为410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470℃这几个温度点，退火时间t退火设置为5min，与骤(1)中sps烧结的保温时间ts一致，退火完成后开始降温，降温速率为65k/min，与骤(1)中sps烧结的降温速率一致；降温至100℃后进入等温晶化阶段，该阶段温度变化与步骤(3)的等温晶化处理一致：以200k/min升温速率升温至445℃保温45min，得到每个退火温度对应的热流曲线，为保证实验的准确性，每个退火温度做3次重复实验。取退火阶段结束后降温至100℃开始升温的时刻作为零刻度点，取该时刻点后的等温dsc热流曲线，同样利用双切线发得出初始晶化时间，每个退火温度的三次重复实验得到的三个初始晶化时间取平均值作为该退火温度对应的最终初始晶化时间t’晶化。

(5)对步骤(4)得到的一系列不同退火温度t退火对应的初始晶化时间t’晶化进行非线性曲线拟合，如下图6所示，得到退火温度t退火与初始晶化时间t’晶化之间的关系曲线，对照在步骤(3)中得到的非晶合金样品内部不同部位的初始晶化时间t晶化，如表2所示，得到样品下半部位的烧结时保温阶段的温度场分布，构建温度分布等高线图如下图7所示，可以看出，sps烧结制备非晶合金内部温度场分布在径向相呈中心高边缘低的趋势；轴向上呈现中间低端部高的趋势，最高温度点出现在样品轴向端部中心处；最低温度点出现在样品中间径向边缘处。与已有的sps烧结温度场数值模拟结果符合较好。

表2实施例1制备的非晶合金下半部分各部位的烧结温度

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。