不同形态和热历史条件下Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金的晶化行为

研究了不同形态Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶合金（块体和粉末）在不同升温和冷却条件下的晶化行为.发现Zr₅₅Al₁₀-Ni₅Cu₃₀在不同热历史下的晶化行为有较大差别.对于块体非晶合金,在常规热处理条件下,合金的升温和冷却速率较低,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金在初始晶化温度Tx以上开始晶化,形成CuZr₂纳米晶.随着热处理温度的升高,晶粒尺寸增大,当热处理最终温度超过熔点后,合金在随炉冷却过程中形成了粗大的CuZr₂板条+板条间（CuZr₂）+（Zr,Cu,Al,Ni）共晶组织;在激光熔凝条件下,合金的升温和冷却速率较高,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金随单点熔凝次数的增加,晶化效应逐渐累加,热影响区中逐渐出现微米级球晶的弥散析出,并长大,随后失稳形成沿熔池边界带状分布,尺寸可达几百微米的等轴晶.对于粉末非晶合金,由于Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶粉末的冷却强度不如块体非晶,冷却速率较块体低,造成粉末颗粒在激光熔凝过程中晶化为微米级的等轴枝晶,并随着激光能量的升高,等轴枝晶尺寸增大.     

激光立体成形退火态Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5粉末的晶化行为

将等离子旋转电极法所制Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5(Zr55)粉末在1000 K退火处理后作为沉积材料,应用激光立体成形技术沉积Zr55块体非晶合金,考察工艺参数及退火态粉末尺寸对熔覆层晶化行为的影响。结果表明,不同尺寸退火态粉末组织均由Al_5Ni_3Zr_2、CuZr_2和Al_2Zr_3相组成。以不同激光线能量熔覆后,试样的熔池区主要为非晶,晶化区由熔池底部到热影响区依次分布NiZr2纳米晶、CuZr_2+ZrCu枝状共晶和CuZr_2+ZrCu球粒状共晶,共晶尺寸随着距熔池区距离的增加而减小。当激光线能量较低时,熔覆层均保持较高含量的非晶相。随着激光线能量的增大,尺寸为75~106μm的退火态粉末所制试样的晶化程度无明显加强,而尺寸为106~150μm的退火态粉末所制试样的晶化程度显著加剧。Zr55合金熔覆沉积层的晶化差异受粉末本身相结构影响较小,主要由熔覆不同尺寸粉末时熔池及热影响区的热历史决定。     

Zr基块体非晶在激光点热源作用下的晶化

采用激光脉冲方法,每隔0.4 mm对Zr基块体非晶合金Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4进行单脉冲激光重熔实验,研究不同晶化区域的组织结构和成分变化等.结果表明,单脉冲激光重熔产生晶化主要发生在一次热影响区与二次热影响区.一次热影响晶化区晶粒为尺寸约5μm的针状晶粒和直径0.6～1.5 μm的球状晶粒,晶化相为亚稳相ZrNi和稳态相Zr2Cu、Zr2Al;二次热影响晶化区晶粒为直径约5μm菊花状晶粒,晶化相为稳态相Zr2Al和Zr4Al3;晶化相中Zr原子含量百分比增加,Al、Cu的含量百分比下降,Ni基本不变.结构弛豫现象是引起热影响区的晶化的重要原因.     

高能球磨Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5合金非晶化研究

采用机械合金化(MA)制备出Ti_(55.5)Cu_(18.5)Ni_(17.5)Al_(8.5)非晶粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪、扫描电镜、透射电镜等研究了不同球磨时间粉末的微观形貌以及非晶化行为,探讨了非晶化对合金硬度的影响。结果表明,首先随着球磨时间的增加,微观组织的演变规律是合金晶粒逐渐变小,出现纳米晶化合物;随后纳米晶化合物内部发生局部结构长程无序化,纳米晶化合物分割成更为细小的纳米晶;最终纳米晶颗粒完全非晶化。从原子尺度证明了非晶化的主要原因是高能球磨过程中发生了剧烈塑性变形,形成了高密度位错以及严重的晶格畸变,最终导致原子长程无序化从而形成非晶。球磨引起加工硬化和非晶晶化,使得球磨后的合金粉末硬度显著增加。     

激光焊接对块体非晶合金Zr45Cu48Al7 晶化行为的影响

采用激光焊接技术连接块体非晶合金Zr45Cu48Al7(摩尔分数,%).结果表明:在焊接热循环作用下,熔化区和热影响区的晶粒形貌和组织具有很大的差异;焊接速率为2m/min时,熔化区主要生成τ5(Zr38Cu36Al26)、ZrCu和一未知相,热影响区主要生成ZrCu相;焊接速率为4 m/min时,熔化区保持了非晶特性,热影响区部分晶化,其主要生成相为ZrCu相;热影响区的晶化行为与非晶合金热处理过程的晶化行为有一定的区别,其主要原因是激光焊接时的高速加热及冷却过程对各晶化相生长速率影响程度不同.     

纳米晶化对锆基非晶合金动态压缩性能的影响

以铸态Zr-Cu-Ni-Al-Nb非晶合金为材料,通过控制退火保温时间获得部分纳米晶化非晶合金,并采用DSC、XRD、HRTEM、SEM、准静态及动态压缩等手段,研究了纳米晶化对非晶合金在不同应变率下的抗压强度以及断裂机制的影响。结果表明,随着退火保温时间的增加,锆基非晶合金内部纳米级晶化相的体积分数及尺寸均增加。退火态非晶合金的抗压强度随着保温时间增加先增大后减小;应变率变化也会影响其抗压强度,从1×10~(-3)s~(-1)增加到1×10~3s~(-1)时强度降低,继续增加到3×10~3s~(-1)时强度有所升高。不同程度的纳米晶化对非晶合金的断裂特征产生影响,随着晶化程度的增大,压缩试样的断口形貌从脉状花样向类准解理特征再向河流状花样转变。     

Co含量对Fe_(80-x)Co_xZr_8Mo_2B_9Cu_1合金热稳定性和组织的影响

采用单辊快淬法制备3种Fe80-xCoxZr8Mo2B9Cu1(x=10、20、30)非晶合金,并对3种合金进行不同温度热处理,研究Co含量对该系列合金热稳定性和微观组织的影响。利用差热分析仪(DTA),X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)等仪器测量样品的热性能和微观组织。研究结果表明,高Co含量合金的热稳定性较差。3种合金的晶化过程相似,晶化过程初期仅析出α-Fe(Co)晶粒。Co含量的增加增大了合金的平均晶粒尺寸。     

高压下Fe78Si9B13纳米晶块体合金的制备

借助XRD、DTA等分析手段,研究了快淬Fe78Si9B13非晶带的热稳定性,分析了高压烧结条件对球磨非晶粉末烧结获得的块体合金相对密度和晶粒尺寸的影响。结果表明：该非晶合金中,a—Fe相初始晶化温度为469℃,Fe2B第二相初始析出温度为509℃;在P=5．5GPa高压烧结条件下,随着烧结功率Pw的增加,块体合金的a-Fe相晶粒尺寸D逐渐增大,在10．3～14．2nm之间;块体合金的相对密度也随烧结功率Pw升高而增大,当Pw=1207W时,获得了相对密度为99．6％的a—Fe单相纳米晶块体合金,其饱和磁化强度Js=1．52T,矫顽力Hc=1．9kA／m。     

制备冷速对Fe_(40)Ni_(40)P_(14)B_6非晶态合金晶化动力学的影响

通过J-quenching和melt-spinning技术制备Fe_(40)Ni_(40)P_(14)B_6块体非晶态合金和非晶薄带样品。利用差示扫描量热法对这两个不同制备冷速下获得的非晶态合金样品的热力学行为以及晶化过程的非等温晶化动力学行为进行研究。结果表明:两种样品的玻璃转变温度和初始晶化温度没有明显的差别,但非晶薄带总的晶化放热焓要大于块体非晶态合金的。随着制备冷速的降低,样品的表观激活能增加,两种制备技术获得的非晶态合金的局域Avrami指数(n)大部分处于1.5~2.5之间,表明晶化机制为受扩散控制的共晶型长大,且小尺寸晶粒长大的同时还伴有形核,形核率随时间减小。样品的n指数同样随着制备冷速的降低而减小,低制备冷速下获得的样品具有较高程度的短程有序。     

喷射沉积镧基非晶合金退火组织和成分分析

研究了喷射沉积La_(62)Al_(16)(Cu,Ni)_(22)大块非晶合金在不同退火工艺下的晶化过程和晶化组织转变。结果发现:573 K×30 min退火时,非晶合金可以完全晶化,并析出Al、AlNi、La和未知相。TEM显示Al和AlNi相的晶粒尺寸为纳米级,且晶化后的组织成分较为均匀,说明喷射沉积是制备镧基非晶合金的有效方法。     

Co含量对FeCoZrB合金热性能、晶化过程及磁性能的影响

采用单辊快淬法制备(Fe1-xCox)76Zr9B15(x=0,0.25,0.5)非晶合金薄带,并对3种合金进行不同温度热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究3种合金的晶化行为、微观结构和磁性能。结果表明,Fe76Zr9B15、Fe57Co19Zr9B15和Fe38Co38Zr9B15合金的晶化激活能分别为363.50、434.86和536.33 k J/mol。Fe76Zr9B15非晶合金的初始晶化产物为Fe23B6型相和α-Fe相,Fe57Co19Zr9B15非晶合金的初始晶化产物为α-Mn型相和α-Fe(Co)相,Fe38Co38Zr9B15非晶合金的初始晶化产物为α-Fe(Co)相。随着热处理温度的增加,(Fe1-xCox)76Zr9B15(x=0,0.25,0.5)合金的矫顽力随各自晶化产物的不同而发生改变。     

加压退火对 (La0.6Ce0.4)65Al10Cu25块体非晶合金晶化行为和热稳定性的影响

利用铜模铸造法制备了(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25块体非晶合金,并在其过冷液相区内不同温度下,采用不同压力对该非晶合金进行加压退火处理,通过X射线衍射仪和差示扫描量热法研究了加压退火处理对该非晶合金晶化行为及热稳定性的影响。结果表明,加压退火促进了(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25非晶合金的晶化过程,使得晶化初始温度Tx降低(dTx/dP=-5.17K/GPa),晶化激活能Ep随退火压力的增加而增大,并从能量和化学短程序畴的角度解释了加压退火对(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25非晶合金晶化过程的影响机理。     

AZ91HP镁合金真空激光熔凝晶粒细化

采用真空激光熔凝技术对AZ91HP镁合金表面进行了细晶强化处理。研究表明：激光熔凝区是由α-Mg和β-Mg17Al12相所组成，与原始镁合金相比，β-Mg17Al12相含量增加，且随着激光扫描速度降低，β-Mg17Al12相含量增加。熔凝区具有典型的树枝晶形貌特征。由于受微区合金溶液成分和结晶参数不均匀性的影响，二次枝晶间距沿熔凝层深度逐渐增大。增加扫描速度导致熔凝区二次枝晶间距减小，激光熔凝区晶粒细化，有利于提高镁合金的塑性。     

W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的非等温晶化动力学

采用单辊急冷法制备了W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3(at%)非晶薄带,并用X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析仪(DSC)研究了该非晶合金的变温晶化动力学。结果表明:玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp均随着升温速率的增加而提高,具有明显的动力学效应;利用Kissinger方程和Ozawa方程求出的W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的晶化激活能Ex分别达456.9和471.1 kJ/mol,表明非晶合金具有较强的热稳定性;该晶化激活能Ex均小于晶体长大激活能Ep,表明形核过程比晶粒长大过程更容易,该非晶合金在一定条件下退火容易获得超细晶粒组织。     

W17.9Ni65.6B13.5V3非晶合金的非等温晶化动力学研究

采用单辊急冷法制备了W17.9Ni65.6B13.5V3非晶薄带,并用X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析仪(DSC)研究了该非晶合金的变温晶化动力学。结果表明：玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp均随着升温速率的增加而提高,具有明显的动力学效应;利用Kissinger方程和Ozawa方程求出的W17.9Ni65.6B13.5V3非晶合金的晶化激活能Ex分别达456.9kJ/mol和471.1kJ/mol,非晶合金具有较强的热稳定性;利用Kissinger方程和Ozawa方程计算得到的晶化激活能Ex均小于晶体长大激活能Ep,表明形核过程比晶粒长大过程更容易,该非晶合金在一定条件下退火容易获得超细晶粒组织。     

汽车用Mg-Al-Sn合金的室温变形行为

以热轧Mg-Al-Sn合金板材为研究对象,对轧制试样进行了250~450℃的退火处理,研究了晶粒尺寸和应变速率对Mg-Al-Sn合金室温变形行为的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着退火温度升高,合金的晶粒尺寸逐渐增大,在整个退火过程中,除了个别晶粒发生了异常长大外,晶粒尺寸的分布都较为均匀。随着晶粒尺寸的增加,在同一应变量下,孪晶数量增加,且随着应变量的增加,合金中孪晶的数量逐渐增加。两种晶粒尺寸的合金随着应变速率的降低,合金的屈服强度与抗拉强度不断降低,而伸长率则不断增加。随着应变量的增加,合金中孪晶的体积分数逐渐增加;在同一应变量下,10-2 s-1下的合金中孪晶体积分数都大于10-4 s-1下的合金。     

Al—La—Y—Ni非晶合金的晶化行为及其对力学性能的影响

利用DSC热分析、X射线衍射及透射电镜对真空单辊旋淬法制备的四种新型Al-La—Y—Ni四元非晶合金的晶化行为及其对力学性能的影响进行了研究.结果表明:合金成分不同,其晶化行为也不同;随着合金中稀土含量的增加,其初始晶化温度(T_(xt))有提高的趋势高于T_(xt)合金的强度和韧性就急骤下降对Al_(88)La(3.5)Y_(3.5)Ni_5合金的晶化行为的研究表明,它是以初晶型结晶方式进行转变的。     

Al_(88)Co_4Y_6Er_2非晶合金的晶化动力学效应

采用单辊旋淬法制备了Al_(88)Co_4Y_6Er_2铝基非晶合金,运用差示热分析技术研究非晶合金晶化动力学性能。采用Ozawa方法计算了Al_(88)Co_4Y_6Er_2非晶合金晶化激活能,得到初始晶化激活能Ex1是370.6kJ·mol-1。同时发现Al_(88)Co_4Y_6Er_2非晶合金的晶化百分比与温度的关系曲线均呈"S"型曲线,并且随着升温速率的增加,对应的非晶合金"S"型曲线依次向高温移动。此外,在初次晶化过程中晶化激活能(Ea)随晶化体积分数(x%)的增加呈线性递减趋势。     

Cr3C2含量和快淬速度对SmCo7-x(Cr3C2)x合金非晶化行为的影响

通过X射线衍射法(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和磁性测量等方法系统研究Cr3C2含量和快淬速度对SmCo7-x(Cr3C2)x(x＝0.10-0.25)非晶化行为的影响.结果表明,在低的快淬速度下(20 m/s)下,合金主要由SmCo7主相和少量Sm2Co17R相构成,且SmCo7相的晶粒尺寸随着Cr3C2含量x的增加而减小.随着快淬速度的增加,合金的XRD衍射峰强度变弱、衍射峰宽化,表明SmCo7主相的晶粒尺寸随着快淬速度的增加而减小.当快淬速度增加至40 m/s时,SmCo7-x(Cr3C2)x(0.15≤x≤0.25)合金均形成了非晶态结构,合金的磁滞回线表现为软磁性的窄回线,矫顽力为0.004～0.007 T.采用DSC对合金的晶化行为分析表明,在650℃时SmCo7相首先从非晶基体中析出,在770℃时Sm2Co17相析出.     

AM50A镁合金激光表面熔凝层的强化效果与机理

采用CO2连续激光对AM50A镁合金表面进行熔凝处理,分析激光熔凝层的组织、性能和强化机理.结果表明:激光熔凝层晶粒得到高度细化,且随着扫描速度的增大,晶粒细化更为明显;熔凝层内合金元素Al的固溶度增加,β(Mg17Al12)的含量有所减少,但β相的分布更加均匀弥散;熔凝层的显微硬度(Hv55～75)明显高于基体的显微硬度(约HV40).磨损实验表明,激光熔凝试样的磨损体积是未处理试样的35%,耐磨性有了较大提高.熔凝层的强化机理主要是细晶强化,此外合金元素Al固溶度的增加及β相的弥散析出也有一定的强化效果.