机械合金法制备高生物相容性镁基非晶合金粉末

选择具有高生物相容性的Mg_(65)Zn_(30)Ca_3Si_(1.766)Zr_(0.234)合金体系作为研究对象,从原料单质粉末开始,采用雾化制粉、球磨制得该合金的非晶粉末,再通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、电化学测试等手段,研究了球磨所制得粉末的非晶程度、非晶合金的热力学性能以及该体系镁基非晶合金的耐腐蚀性能.研究表明,经过80h以上的球磨,可以使该体系下的镁基合金完全转变为非晶态,并且其耐腐蚀性能在相同情况下较ZK61晶态合金更为良好.     

Mg-TM-Ln型镁基纳米结构材料研究

讨论了Mg-Cu-Y、Mg-Ni-Y和Mg-Zn-Y等三种重要的Mg-TM-Ln型的多组元Mg基纳米结构材料的成分构成、制备过程、微观结构和力学性能以及它们的形成机制。其中,制备方法涉及非晶部分晶化法、机械合金化/粉末冶金法(MA/PM法)和快速凝固(原子雾化)/粉末冶金法(RS/PM法)。结果表明,在Mg-Cu-Y系合金中,分布于非晶相基体之上的纳米晶体相使非晶合金的断裂应力增加。而不同成分的旋淬Mg-Cu-Y非晶条带弯曲断裂韧性的不同,很可能是由于存在于它们之中的纳米晶颗粒的性质有别而造成;在Mg-Ni-Y系合金中,Y部分地置换Ni将严重地影响其晶化行为,使得Mg-Ni-Y三元非晶合金中的纳米晶体相颗粒变得更加细小,而合金晶化行为的改变则导致了其杨氏模量的明显变化;在所有的金属合金中,RS/PMMg97Zn1Y2合金的比强度是最高的。而在所有的Mg基合金中,RS/PMMg-Zn-Y合金具有最佳的综合性能。     

Al85Ni5Y10非晶粉末及合金的制备研究

本文采用自行设计的快速冷凝装置制得了非晶Al_(85)Ni_5Y_(10)合金粉末,并对非晶粉末的性能进行了研究。将非晶粉末通过爆炸成形、真空热压和挤压成型三种工艺进行固结和热致密化,分别得到了基本非晶、部分非晶和微晶三种大块Al_(85)Ni_5Y_(10)合金,对三种材料的性能进行了测试。     

Zr对Y56Al24Co20非晶形成能力和热稳定性的影响

以Y56Al24Co20非晶合金为基础合金系,用廉价Zr替代部分高价Y,通过单辊急冷法成功地制备出Y56-x-ZrxAl24Co20(x=5,10,15)非晶合金;通过X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究其非晶形成能力和热稳定性.结果表明,随Zr含量增加,合金的非晶形成能力提高,但当Zr含量超过10%(摩尔分数)时,其非晶形成能力反而降低;Y46Zr10Al24Co20具有最大的非晶形成能力和良好的热稳定性.以上结果均从组元个数、原子半径、混合热和电负性的角度进行了实验论证.     

机械合金化制备Fe-Co系非晶合金

在高纯氩气保护下采用高能球磨法对原子组成为Fe44Co44Zr3.5Nb3.5B4Cu1的混合粉末进行机械合金化(MA)实验,成功地制取了非晶合金粉末.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DTA)对其进行测试,结果表明:Fe-Co系的混合粉末在MA过程中,通过原子之间的相互固溶、扩散可形成非晶态.此非晶合金的形成是晶粒细化、球磨过程中的缺陷、应力和致密堆垛结构等多种因素综合作用的结果,这与机械合金化的合成机理之一的扩散型机制相吻合.用非晶化的热力学条件判据和动力学条件判据对此合金进行计算,其结果也表明此合金已非晶化.     

超声振动对Zr基大块非晶合金结构与显微力学行为的影响

在室温条件下对铸态Zr52Cu23Al14.5Ni10.5大块非晶合金进行5 h超声振动处理,通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、差示扫描量热分析(DSC)以及纳米压痕测试,研究长时间超声处理对大块Zr基非晶合金结构与显微力学行为的影响。结果表明,经过5 h超声振动处理后,Zr基非晶合金仍保留非晶态结构,没有发生晶化;超声振动对大块非晶合金的热力学特征温度如玻璃化转变温度(Tg)、晶化开始温度(Tx)以及晶化峰值温度(Tp)的影响都不大,但可诱导结构弛豫,使其自由体积明显减少;相比铸态合金,超声处理后的合金,其纳米压痕实验的载荷—位移曲线上的锯齿流变现象明显减少,显微硬度和弹性模量均明显提高,分别从铸态的5.7 GPa和102 GPa提高到6.5 GPa和122 GPa。表明超声振动处理是一种室温调控大块非晶合金力学性能的有效手段。     

非晶薄带制备粉末技术及其特性

本文以低成本的非晶废带(成分Fe78Si9B13)为原料,使用锤击式破碎和流化床式气流磨相结合的破碎方法,通过优化工艺参数制备出了形貌呈四方形、粒径分布均匀的非晶合金粉末。在一定压力下对非晶粉末进行压制成形后再固化处理便可制成非晶磁粉芯。经测试发现,非晶粉芯在磁导率和高频损耗等方面性能良好,有望替代铁硅铝磁粉芯成为新一代磁粉芯。     

水雾化制备Fe_(74)Cr_2Mo_2B_4Si_4C_2P_(10)Sn_2非晶粉末的研究

采用水雾化法制备了Fe_(74)Cr_2Mo_2B_4Si_4C_2P_(10)Sn_2粉末,分析了雾化参数对粉末粒度、形貌等的影响,探讨了合金的非晶形成能力。结果表明,Fe-Cr-Mo合金有强的非晶形成能力,非晶化临界冷却速率约为10~4K/s;水雾化法可制备粒度小于175μm的非晶粉,通过调整工艺可对粉末粒度、形貌进行调控,制备的粉末形貌规则、松装密度高、氧含量低,合成粉芯具有较低的损耗。     

Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响

用铜模吸铸法制备了(Zr64.8/90Cu14.85/90Ni10.35/90)90+xAl10-x(x=-4,-3,-2,0,2,4,6)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、显微硬度计和扫描电镜(SEM)研究了Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响。结果表明:随着Al含量的减小,合金先是从非晶相为主的非晶/晶体复合材料转变为完全非晶材料,接着转变为以晶体相为主的非晶/晶体复合材料,最后转变为完全晶体材料。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有完全非晶结构的Zr基块体非晶合金。当x=-2时,即合金成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12时,合金为完全非晶结构,该合金的室温压缩塑性应变达到20.6%,应力-应变曲线体现出了"加工硬化"特性,屈服强度σs、极限强度σm和断裂强度σf分别为1740.6,2030.7和1510.5 MPa。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有优良室温压缩塑性的Zr基块体非晶合金。随着Al含量的减小,合金试样的显微硬度的总体趋势为先增大再减小。当x=2时,合金为非晶/晶体复合材料,该合金具有较高的显微硬度HV719.8。     

Al88Ni4Y6Er2非晶合金动力学性能

采用单辊旋淬法制备了Al88Ni4Y6Er2非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)测试手段研究了Al88Ni4Y6Er2非晶合金晶化过程中的动力学性能.发现Al88Ni4Y6Er2非晶合金晶化温度Tx与升温速率φ通过Vogel-Fulcher-Tammnann公式拟合后满足非线性关系.并根据Tx10≈Tk这种近似关系,求得Al88Ni4Y6Er2非晶合金的Kauzmann温度Tk为401 K,由此推断出VFT温度T0不大于401 K.     

磁场退火对Fe_(80)Si_9B_(11)非晶合金的磁致伸缩特性影响

利用激光多普勒法测量50 Hz下非晶合金带材的磁致伸缩曲线,研究了磁场退火对Fe_(80)Si_9B_(11)非晶合金带材的磁致伸缩特性的影响。结果显示,在相同的磁场强度下非晶带材经横磁退火后磁致伸缩最大,无磁场退火次之,纵磁退火时最小。然后,采用Kerr方法观察了非晶合金带材的磁畴形貌,从微观结构上解释了经不同磁场退火后磁致伸缩大小不同的机理。最后,对无磁场退火、横磁退火和纵磁退火后的Fe_(80)Si_9B_(11)铁基非晶合金铁芯进行了噪音测试。结果显示,在相同的频率和磁通密度下,非晶合金铁芯经横磁退火后噪音最大,无磁场退火次之,纵磁退火时噪音最小,与非晶合金带材经不同磁场热处理后磁致伸缩大小的规律一致。为解决非晶合金铁芯在实际应用中的噪音问题提供了参考。     

含P元素铁基非晶合金涂层在碱性溶液中的耐蚀性能影响因素的研究

本文采用含有P元素的铁基合金粉末,通过大气等离子喷涂工艺(APS)制备具有不同非晶相含量、孔隙率和表面粗糙度的非晶合金涂层,通过电化学工作站对涂层在碱性腐蚀介质中的耐蚀性能进行了研究。提出贡献率的概念,为非晶合金涂层的耐蚀性能提供了评价方法。研究表明非晶相含量、孔隙率和表面粗糙度对铁基非晶合金涂层在碱性溶液中自腐蚀电位贡献率的大小分别为66.34%,33.66%和0%;对自腐蚀电流密度贡献率的大小分别为86.19%,13.19%和0.6%。     

Fe基非晶/氮化物双层结构制备与表征

以Fe-Si-B为代表的非晶合金薄带具有高磁导率、低矫顽力及低铁损等优异软磁性能,特别适用于作为变压器和传感器的关键材料。然而,其低的饱和磁矩限制了其作为软磁合金性能的进一步提高。铁氮化合物具有高的饱和磁矩,通过在非晶合金基体引入铁氮化合物,能够提高Fe-Si-B合金的饱和磁矩。采用高能离子注入的方式,在Fe-Si-B非晶薄带表面实现了非平衡渗氮,在保持非晶基体的情况下,制备出具有不同氮含量的铁基非晶/氮化物双层结构的非晶薄带,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱仪(AES)和振动样品磁强计(VSM),研究了注入剂量对Fe基非晶带材结构和磁性能的影响。实验结果表明,通过调整离子注入剂量,可以制备出Fe基非晶/氮化物双层结构,并提高样品的饱和磁矩。随着注入剂量的增加,合金先是从完全非晶相转变为非晶/晶体复合相,最终转变为完全晶态;注入剂量为1×10~(16) ions·cm~(-2)的样品饱和磁矩最大,达1.70 T,比未注入样品提高18.1%。     

锆基块体非晶合金力学性能的研究进展

锆基块体非晶合金具有优良的非晶形成能力,可在很小的冷却速率条件下获得.锆基非晶合金具有高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性能等,有着广阔的应用前景.总结了锆基非晶合金的形成机制,着重对锆基非晶合金的力学性能、耐腐性能等进行了综述.     

具有优异高频特性非晶磁粉芯的制备及磁性能研究

通过水雾化法制备了Fe74Cr1Si9B10P4C2非晶合金粉末,该成分合金过冷液相区可达35 K,具有良好的大块非晶形成能力,粒径在100 μm左右的粉末依然为非晶态.同时该成分非晶合金还具有优异的软磁性能,其饱和磁感Bs可达1.3T,矫顽力Hc=4.6 A/m.通过对非晶粉末表面进行钝化绝缘处理可极大提高非晶磁粉芯的高频特性,粉芯磁导率在10 MHz左右依然保持稳定,同时磁心损耗也极大降低,在Bm=100 mT,f=100 kHz测试条件下,其损耗Pcv=592.9 kW/m3.     

铜模吸铸与高能球磨制备Zr46Cu46Al8非晶合金的组织结构及晶化动力学研究

采用铜模吸铸法制备出直径3 mm的Zr₄₆Cu₄₆Al₈块体非晶合金, 利用高能球磨法获得了不同粒径的合金粉体, 通过X射线衍射仪、示差扫描量热仪、扫描电镜等测试手段及热力学计算方法, 研究了制备方法对非晶合金组织结构及晶化动力学的影响。结果表明, 块体合金和粉体合金均可获得完全非晶结构; 块体非晶合金玻璃转变和晶化过程具有明显的动力学效应; 单因素变量法制备非晶粉体的最佳参数为: 转速300 r·min-1, 球料比30:1, 球磨时间15 h; 相同条件下, 除过冷液相区外, 块体非晶合金热力学参数普遍高于非晶粉体, 且晶化放热更剧烈; 随着加热速率增大, 二者热力学参数均向高温区移动, 过冷液相区的宽度也逐渐增加; 块体非晶合金和非晶粉体的特征温度表观激活能数值相近, 块体非晶态合金的表观激活能较非晶粉体高, 热稳定性更优。     

磁退火处理对玻璃包覆钴基非晶合金复合微丝磁电性能的影响

通过玻璃包覆法连续制备出尺寸可控的玻璃包覆的钴基非晶合金微丝。研究了不同退火条件(普通热退火、横向磁场退火和纵向磁场退火)对合金微丝微观结构和磁性能及导电率的影响。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)测试分析微丝中的相变化,采用振动样品磁强计(VSM)测试微丝的磁性能。发现不同退火条件对非晶基体中析出纳米晶相的成分、尺寸和沿轴向的分布有显著影响,进而对非晶合金丝的磁、电性能产生重大影响。其中,轴向磁场退火可获得最佳的磁性能和电性能,其饱和磁化强度比淬态提高225%,初始磁导率提高214%,导电率提高26%。对比磁退火处理后性能最佳的薄带,该微丝饱和磁化强度提高110%,初始磁导率提高79%,导电率提高45%。     

耐磨耐蚀非晶态合金粉末的研究

本文介绍了两种非晶态合金粉末的制备及性能。其中耐磨Ｍ＿（８０）Ｓ＿（２０）非晶粉末具有很高的非晶形成能力，可通过常规氮气雾化法制备；耐蚀ＦＣＰ－３非晶粉未可通过高压水雾法制备。分别采用“枝（胞）晶间距”法和“传热过程多数”法估算出Ｍ＿（８０）Ｓ＿（２０）合金熔体冷凝形成非晶态时的冷却速率为１０￣３～１０￣４Ｋ／ｓ。结合ＸＲＤ和ＤＴＡ分析手段研究了Ｍ＿（８０）Ｓ＿（２０）非晶合金的径向分布函数、结构弛豫、晶化和相变的行为。Ｍ＿（８０）Ｓ＿（２０）晶合金粉末可通过等离子、超音速火焰喷涂获得耐磨性能良好的非晶涂层。ＦＢＳＮ晶态合金粉末可通过球磨工艺制得超微晶合金粉末。     

粉末冶金工艺对大块非晶合金性能的影响

阐述了粉末冶金工艺参数对大块非晶性能的影响。通过在过冷温度区间进行超塑性成形，可以将非晶粉末固结成形为致密的大尺寸的非晶合金。在过冷温度区间进行超塑性成形时，压头的速度Ve，压头压力F，挤压比r，以及挤压过程中的温升△Te等工艺参数对大块非晶合金的成形性及随后的性能具有重要的影响。与直接凝固制备大块非晶的方法相比，该方法可以在非晶形成能力(GFA)相对较低的合金中获得较大尺寸的非晶合金。     

镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。