铒元素对锆基合金的非晶形成能力及力学性能的影响

以海绵锆为原料,采用水冷铜坩埚熔炼和铜模吸铸法制备了直径为3 mm、成分为(Zr_0.55Cu_0.3Al_0.1Ni_0.05)_100-xEr_x (x=0,0.5,1,2,3,4,5)的锆基块体合金,通过对比不同铒含量海绵锆基合金的组织结构与性能,研究了铒元素对其非晶形成能力、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：以海绵锆为原料时,锆基合金的非晶形成能力和力学性能明显下降。x=0时,无法制备成锆基非晶合金;添加Er元素后,海绵锆基合金的非晶形成能力和力学性能显著提高,具有非晶态结构;x=2时,海绵锆基非晶合金的力学性能最优,抗压强度σ_bc为2142.5 MPa,室温下塑性应变ε_p为10.01%。与高纯锆制备的同直径(Zr_0.55Cu_0.3Al_0.1Ni_0.05)₉₈Er₂非晶合金相比,其抗压强度恢复97.63%,室温塑性恢复69.95%。添加铒元素有利于改善和提高海绵锆基合金的非晶形成能力和力学性能,为低成本制备锆基非晶合金提供一种新思路。     

多组元替换Zr-Al-Ni-Cu-Ag金属玻璃的热稳定性和晶化行为

为提高金属玻璃的热稳定性并获得大过冷液相区,研究了成分为Zr_65-x(Al_0.21Ni_0.29Cu_0.04Ag_0.46)_35+x（x=0,7.5,15.0,22.5）的金属玻璃,重点分析了组分浓度对合金热稳定性、热诱导沉淀相以及力学性能的影响。结果表明,随着合金组分浓度的增加,非晶漫散射峰的峰位向更高角度偏移,出现了玻璃转变现象。随着玻璃转变温度（T_g）和晶化温度（T_x）增加,液相线温度（T_l）降低,导致T_x和T_g之间的温度差（ΔT_x）减小,约化玻璃转变温度（T_rg）增大。此外,形核激活能（E_x）和长大激活能（E_p1）随着溶质浓度的增加而增加。初晶从四方Zr₂Ni、Zr₂(Cu, Ag)、ZrAg和六方Zr₅Al₃相的组合转变为单一四方ZrAg相,维氏硬度呈现出增加的趋势。通过研究,发现了具有141 K过冷液相区（ΔT_x）和高热稳定性的新型金属玻璃Zr_65-x(Al_0.21Ni_0.29Cu_0.04Ag_0.46)_35+x（x=7.5）,且具有较强的抵抗晶化的特性。本研究采用的多组元替换策略对提高金属玻璃的热稳定性具有重要意义。     

FeBSiNb合金粉末制备及非晶涂层性能研究

采用气雾化制备了FeBSiNb合金粉末,经过火焰喷涂后,制备了高非晶含量的FeBSiNb涂层。利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末和涂层的表面形貌、显微组织和结构特征。结果表明：FeBSiNb合金粉末主要由晶体Fe₂B相和α-Fe(Si)固溶体组成。FeBSiNb非晶涂层主要由非晶相(含量85vol%左右)、Fe₂B晶体相和α-Fe(Si)纳米晶相组成。非晶涂层在531~605℃区间发生晶化,涂层的玻璃转变温度T_g为513℃,晶化温度T_x为531℃,计算得出FeBSiNb系合金形成非晶相的临界冷却速率在2.0×10₆ K/s左右。对涂层的摩擦磨损性能进行测试,在5N,5Hz,30min摩擦条件下,FeBSiNb非晶涂层的摩擦系数仅为0.2左右,相对耐磨性约为45_#钢基体的10倍。     

Ti-Cu基合金玻璃形成能力与力学性能

本文基于“二元共晶混合”法设计Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm;Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力近似相等,而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔT_x,参数γ,约化玻璃转变温度T_rg也近似相等。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti_32.3Cu_47.6Ni_7.9Zr_12.2和Ti_31.6Cu_48.2Ni_7.7Zr_12.5大块非晶合金分别具有0.7%和0.2%的塑性,而Ti₃₀Cu_49.5Ni_7.2Zr_13.3和Ti_28.55Cu_50.7Ni_6.75Zr₁₄大块非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金塑性越大,其剪切带数量越多且扩展深度越大,反之亦然。另外,对于塑性材料,当锯齿流变振幅越大时,对应样品表面剪切带扩展深度越明显,当锯齿流变振幅越小时,对应样品表面剪切带扩展深度较浅;近似脆性断裂的锯齿流变对应次剪切带萌生,而对于完全脆性大块非晶合金,在应力-应变曲线上并未发现锯齿流变现象,相应的在样品外表面也并未发现次剪切带。     

INFLUENCE OF Co ON THE GLASS FORMING ABILITY AND SOFT MAGNETIC PROPERTY OF Fe–B–Y–Nb BULK AMORPHOUS ALLOY

采用吸铸法制备了直径为2---5 mm的[(Fe_1-xCo_x)_71.2B₂₄Y_4.8]₉₆Nb₄ (x=0, 0.1, 0.2, 0.3和0.4) 合金棒. XRD测试表明, 用适量的Co替换Fe可有效提高原始
合金 (Fe_71.2B₂₄Y_4.8)₉₆Nb₄ 的玻璃形成能力, 拓宽非晶形成范围. 热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(T_g≥850 K) 和宽广的过冷液态区 (Δ T_x≥97 K). 此外, Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能, 其中成分为[(Fe_0.9Co_0.1)_71.2B₂₄Y_4.8]₉₆Nb₄的非晶合金的饱和磁化强度M_s达到26.6 kA/m, 矫顽力H_c仅为59 A/m.热磁实验表明, 随着Co含量的增加, 非晶合金的Curie温度不断升高, 最大值达到577 K, 与初始合金相比提高了100 K, 显著改善了原体系的热磁性能.     

玻璃形成能力及稳定性三角形判定准则

根据降温过程的玻璃形成能力（GFA）和升温过程的玻璃稳定性（GS）,构建了以伪四特征参数组合为顶点的判定玻璃形成能力和稳定性的三角形（Tri-FAS）,从而推导出判定GFA&GS的准则：G-FAS=T_g/T_l+T_x/T_l+T_x/T_g（T_x为起始结晶温度;T_l为液体温度;T_g为玻璃化转变温度）,并从降温过程非晶化与晶化之间的竞争关系和准则各组成项对准则的均衡贡献两个方面进行了修订：G-FAS_m=T_g/(1.5T_x)+T_x/T_l+T_x/T_g和G-FAS_m′=T_g/T_l+T_x/T_l+(T_x/T_g)^a (a≈1.5±0.2)。讨论了G-FAS与临界冷却速率R_c、G-FAS与T_xg（T_xg反映了玻璃的过冷液区,T_xg=T_x/T_g）的相关性,分别能够反映GFA和GS。通过大量金属玻璃和其他玻璃形成体从GFA和GS两方面对判定准则的有效性进行了评估,结果显示：该判定准则无论是GFA方面还是GS方面,在不同玻璃形成体系中均可靠有效,具有广泛应用性。提出的Tri-FAS和G-FAS判定准则在玻璃的生产和实际应用过程中具有指导作用。     

Tm对锆基块体非晶合金力学性能和腐蚀性能的影响

采用铜模负压吸铸工艺制备了(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xTm_x（x=0~5,原子分数）块体金属玻璃（BMG）合金,研究了Tm对合金力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明,当Tm含量增加到3%时,其玻璃形成能力（GFA）和压缩塑性显著提高,但过量Tm会降低GFA。x=3时合金的最大过冷液相区宽度为100 K,抗压强度为1669 MPa,塑性应变为21.01%,远高于Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12 BMG的各项性能（67 K、1439 MPa和5.90%）。然而,电化学测试结果表明,x=3时的合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的耐腐蚀性不佳,且其耐腐蚀性和力学性能随Tm含量的变化趋势与预期不同。可能是由于过量添加稀土元素Tm,容易形成更多的氧化物,导致点蚀加剧。进一步添加Tm可以提高Zr基BMG钝化膜的完整性和耐点蚀性能,但力学性能不理想。     

Si元素对Ti-Cu-Zr-Ni基非晶钎料微观组织和性能的影响（英文）

采用电弧熔炼和快冷甩带工艺制备了Si质量分数x=0%,0.5%,1%,2%的(Ti_(0.46)Cu_(0.14)Zr_(0.27)Ni_(0.13))-xSi非晶钎料,研究了添加一定量的Si对钎料非晶形成能力的影响。结果表明,当Si的含量达到0.5%时钎料的非晶形成能力最强,钎料的润湿面积为3.06cm~2,过冷液相区宽度△T_x=56℃,约化玻璃转变温度T_(rg)=0.5387,液相线温度(T_1)为949℃。以此非晶合金作为钎料对SiC和TC4进行真空钎焊,所得钎焊接头剪切强度为80 MPa。Si元素的加入显著提高了钎料的非晶形成能力。     

Cu含量对新型AlNiZrCoYSi高熵非晶合金非晶形成能力与耐腐蚀性能的影响

采用高真空电弧熔炼喷射成形技术制备了一种新型Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金条带,并研究了Cu元素的添加及含量变化对Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金耐腐蚀性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、显微硬度计分别研究了合金材料的非晶形成能力与硬度;通过极化曲线(Tafel)和Nyquist图等电化学方法考察了高熵非晶合金室温下在3.5 wt.% NaCl水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明：四种(AlNiZrCo)_75-xCu_xY₂₀Si₅(x=0, 10, 14, 15)近等原子比高熵非晶合金均呈现典型的非晶态衍射峰,Cu含量对AlNiZrCoYSi高熵非晶合金的非晶形成能力影响不大,但会降低合金的抗腐蚀性能,且上述合金的维氏显微硬度均超过470 HV_0.1。其中,Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金的耐腐蚀性能最佳,其自腐蚀电位(E_corr)为-0.248 V,自腐蚀电流密度(i_corr)为1.63 μA/cm^₂,极化电阻(R_p)为24.56 kΩ.cm^₂,该材料在解决严苛海洋环境下防腐耐磨问题具有较大的应用潜力。     

共溅射制备稀土镱掺杂Zr基非晶合金薄膜

Zr基非晶合金的实际应用受到材料本证脆性以及苛刻的制备条件的阻碍,这与其缺乏滑移剪切带和有限的非晶形成能力密切相关。因此,本文通过磁控共溅射成功制备了稀土镱(Yb)掺杂Zr基非晶合金薄膜,采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和接触角测试仪等测试手段研究了(Zr₄₈Cu₄₄Al₈)_1-xYb_x(x.at%)合金的非晶形成能力及薄膜性能与稀土掺杂浓度的关系。结果表明：掺杂Yb原子浓度为9.37 at%时合金体系具有最强的非晶形成能力。随着稀土Yb溅射功率的增加,XRD低角度出现的预峰逐渐消失,膜层由单相Zr基非晶演变成双相非晶,特别是当功率大于50 W时XRD中出现新的非晶衍射峰,该衍射峰强度随功率增加而增强,因此获得单相Zr基非晶薄膜层的最佳掺杂功率为10 W,此时膜层中稀土元素均匀分布。同时,非晶薄膜表面粗糙度随Yb靶溅射功率增加出现极值点,30 W时薄膜对应的接触角为104.9°,呈现疏水性能。因此,稀土Yb掺杂对Zr基非晶形成能力和薄膜性能产生了显著影响。     

热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的研究进展

从非晶形成理论、热喷涂制备Fe基非晶涂层两个方面对热喷涂制备Fe基合金涂层研究进行了综述,并对热喷涂制备该涂层未来的发展进行了展望.     

Mg70Ni15Gd10Ag5块体非晶的制备及晶化行为

采用铜模铸造法制备新型块体非晶合金Mg70Ni15Gd10Ag5(at%),其临界制备尺寸不低于5 mm,是目前Mg-Ni基非晶合金制备尺寸的最大值。采用差示扫描量热（DSC）法研究非晶合金的晶化行为,发现合金的晶化为多级晶化。随着升温速度的提高,玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx、熔化前4个放热峰温度（Tp1、Tp2、Tp3、Tp4）、熔化开始温度（Tm）和液相线温度（Tl）均向高温区移动,晶化行为具有显著的动力学特征。利用Kissinger法计算特征温度对应的激活能,其值分别为Eg=188.05 kJ/mol、Ex=144.79 kJ/mol、Ep1=138 kJ/mol、Ep2=142.40 kJ/mol、Ep3=119.10 kJ/mol、Ep4=72.86 kJ/mol。     

玻璃包覆钴基非晶细丝的巨磁阻抗研究

深入研究了玻璃包覆的成分为Ｆｅ６８．２５Ｃｏ４．５Ｓｉ１２．２５Ｂ１５,直径为２５ｕｍ的非晶细丝的巨磁阻抗效应。在频率为０．１～１２ＭＨｚ,磁场在０～５．２ｋＡ／ｍ的范围内测量了交流磁电阻、磁电抗、磁阻抗对频率及磁场的依赖关系。发现该细丝材料的巨磁阻抗ＧＭＩ（Ｚ）值在测量频率范围内随频率增大而增大。     

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。     

Fe82Nb6B12合金表面纳米多孔结构的形成及电催化析氢性能的研究

目的增加条带表面积,提高电催化析氢活性。方法采用真空激冷装置制备Fe_(82)Nb_6B_(12)前驱体条带,通过控制铜辊转速得到α-Fe纳米晶/非晶双相结构。利用α-Fe纳米晶与非晶基体在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中腐蚀性能的差异,通过脱合金法得到非晶纳米多孔结构。使用XRD、DSC、SEM、EDS等表征手段以及电化学测试方法,研究铜辊转速、脱合金时间对物相、成分、形貌及电催化析氢性能的影响。结果 1kr/min样品完全晶化,2~3 kr/min样品为α-Fe纳米晶/非晶双相合金,且随着铜辊转速增大,前驱体条带中α-Fe纳米晶含量减少。脱合金后成功制备了非晶纳米多孔结构,铜辊转速越大,孔径越小,比表面积越小。4 kr/min样品为非晶态,脱合金后没有得到多孔结构。2 kr/min多孔结构的析氢性能最好,在电流密度为10 mA/cm~2时的过电位为220 mV,塔菲尔斜率为105 mV/dec。结论采用甩带法可以制备具有α-Fe纳米晶/非晶双相结构的Fe_(82)Nb_6B_(12)合金。通过α-Fe纳米晶的选择性腐蚀,在条带表面得到纳米多孔结构,条带比表面积显著改善,从而提高了其析氢性能。     

Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金磁性及热稳定性研究

采用铜模吸铸法制备了Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金,利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动样品磁强计(VSM)研究了该合金的结构、非晶形成能力、热稳定性及磁性能.结果表明:该合金为完全非晶结构,在室温下表现为良好的软磁性,并具有较好的非晶形成能力和热稳定性,晶化激活能Ep为642 kJ/mol.退火后该合金表现为硬磁性,退火温度为1003 K时,内禀矫顽力iHc达到最大值,为l164kA/m;退火温度为963 K时,剩余磁感应强度研和最大磁能积(BH)max的值最大,分别为0.27 T和15.79 kJ/m3.     

非晶质金属电沉积制作技术

叙述电沉积非晶质合金的分类和制作技术,其中包括金属,半金属(非金属),非晶质合金的电沉积法、诱导共沉积非晶质合金的电沉积法、非晶质金属复合材料的电沉积法、非晶质合金的脉冲电流电沉积、非晶质金属氧化物电沉积等成膜技术。此外,还简单地介绍了电沉积非晶质合金的形成机理和用途.     

Ti-Ni-Cu-Sn系非晶材料组织及性能研究

采用舍B的AlTi5B1合金棒及Al的添加来替代有毒的Be,采用铜模吸铸法制备Ti-NbCu-Sn系非晶合金,对制得的6组试样进行XRD分析.结果表明,铜模吸铸法所制得的合金为晶态加少量非晶,晶态相主要为TiNi、CuTi3、Ti3Cu、AlTi3组成的复合相组织.SEM观察发现部分复合相尺寸大小在1μm以下.DTA分析发现,Ti-Ni-Cu-Sn-Al-B系合全都存在两个相转变温度,且随着Al的减少、Ti的增加,合金的相变转变温度同时也相应降低.     

锆基大块非晶合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用电化学方法研究了3种锆基大块非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5在1%、3.5%和10%（wt.%）NaCl溶液中的腐蚀行为.极化曲线的测试结果表明,在相同浓度NaCl溶液中Zr60Al15Ni25合金表面形成相对稳定的钝化膜,表现出较好的耐腐蚀能力.元素Cu和Be的添加,降低了合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5和Zr65Al10Ni10Cu15在NaCl溶液中的钝化能力,增加了点蚀的敏感性.失重法研究结果表明3种合金腐蚀速率的大小顺序依次为Zr65Al10Ni10Cu15〉Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5〉Zr60Al15Ni25.利用扫描电镜（SEM）和能量散射X射线谱（EDS）分析了极化后的合金表面,结果表明点蚀孔内部Zr、Al、Ni的选择性溶解和Cu在钝化膜下的富集导致了合金的耐腐蚀性能降低.     

水溶液中电沉积非晶态Ni-RE-P（RE=Ce，Nd）稀土合金

报道了从水溶液中电沉积稀上含量高于30％的Ni-RE-P(RE=Ce，Nd)合金，其中Ni-P，Ni-Ce-P及Ni-Nd-P合金镀层均为非晶态结构，玻璃化温度约为385℃；用DTA测定了3种合金的晶化活化能分别为：523．3kJ／mol，574．4kJ／mol，558．9kJ／mol；利用二维Miedema坐标(△φ^*和△nws^-1.3)以及加入尺寸因素(△R/RA)构成的三维化学坐标分析了合金的非晶形成规律，探讨了实现稀土合金电沉积的途径，具体为：选择适当的络合剂、合适的电极材料及合适的共沉积元素。