Cu50 Zr42 Al8块体金属玻璃的组织和力学性能

采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了Cu50Zr42Al8块体金属玻璃,研究了其楔形试样的组织演变.随着熔体凝固过程中冷却速度的变化,楔形试样中存在表面全非晶区,中心晶体区以及二者之间的过渡区域,并确定Cu50Zr42Al8块体金属玻璃临界尺寸为4.8 mm.分别考察了φ4 mm铸态完全非晶棒和φ5 mm非晶复合棒的力学性能.φ4 mm非晶棒的压缩断裂强度,弹性应变和塑性应变分别为2260 MPa,2.0%,0.4%,几乎没有塑性变形.而φ5 mm铸态非晶复合棒的屈服强度、断裂强度分别为1670MPa、1849 MPa,弹性应变和塑性应变分别为1.6%和1.9%.非晶基体中存在的马氏体相CuZr和正交晶相Cu10Zr7的竞争影响了非晶复合棒的最终力学行为.     

Cu模吸铸法制备Cu-基块体非晶合金

采用磁悬浮熔炼和Cu模吸铸工艺成功制备了圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金，试样表面平滑且具有典型的金属光泽。试验制备的圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金的直径尺寸小于Ф5mm，该成分的块体非晶合金具有较强的非晶形成能力，其玻璃转变温度Tg=723K，晶化温度t=773K，过冷度△T=50K，约化玻璃转变温度Trg=0.753。     

添加Cr对Cu50Zr42Al8合金非晶形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备了直径为3mm的（Cu50Zr42Al8）100-x（Cr）x（x=0,1,2,3,4）舍金圃棒。采用X射线衍射（XRD）和差分扫描量热（DSC）分别对合金的结构和非晶形成能力进行了研究。结果表明,Cu50Zr42Al8和（Cu50Zr42Al8）99（Cr）。为完全非晶合金,（Cu560Zr42Al8）99（Cr）1具有最高的过冷液相区和最大的热稳定性。通过对非晶合金（Cu50Zr42Al8）99（Cr）1和Cu50Zr42Al8在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为的研究表明,舍微量Cr的Cu基块状非晶合金比不舍Cr的具有更好的耐腐蚀性能。     

深冷处理对Cu46 Zr46 Al8非晶复合材料组织与性能的影响

利用铜模吸铸法在一定冷却速度下成功制备了树枝晶均匀分布的Cu46Zr46Al8非晶复合材料,并对其进行深冷处理,研究了深冷处理对其组织和力学性能的影响.结果表明,深冷处理使Cu46Zr46Al8非晶复合材料中晶体相B2 CuZr相晶粒显著细化,CuZr相形貌也发生明显改变,由原先的树枝状变为板条状,经分析板条状相为B19' CuZr相.微观结构的改变促使复合材料的室温力学性能得到显著改善,深冷8 h后其显微硬度和压缩断裂强度提高幅度最大,分别提高了14.67%和34.63%.     

半固态处理对(Zr_(0.60)Ni_(0.22)Al_(0.18))_(96)Fe_4合金非晶形成能力和力学性能的影响

将Fe元素添加到Zr-Ni-Al合金体系中,采用铜模吸铸法在不同电压下制备出直径为3 mm的(Zr0.60Ni0.22Al0.18)96Fe4圆棒合金试样。采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)、微机控制电子式万能试验机和显微硬度计等设备测试了半固态处理对(Zr0.60Ni0.22Al0.18)96Fe4块体非晶合金的非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,10 kV吸铸的(Zr0.60Ni0.22Al0.18)96Fe4试样为完全非晶结构,合金具有较强的非晶形成能力,其过冷液相区宽度ΔTx可以达到78 K,约化玻璃转变温度Trg(Trg=Tg/Tm)可达0.632;电压8 kV时吸铸制得的(Zr0.60Ni0.22Al0.18)96Fe4合金由非晶主相和少量FeZr2晶体相组成,其断裂强度σf为2 077 MPa,显微硬度为720 HV,塑性应变量εp为1.7%;随吸铸电压适量降低,7 kV吸铸时,合金仍为非晶/晶体复合材料,但晶体相份额增多,合金的强度和硬度提高。     

Cu基块状非晶晶化过程的微观组织研究

以Cu50Zr42AI8块状非晶合金为对象,在其玻璃转化温度(Tg)以下不同的温度(400、475和600K)进行保温1h等温退火处理,用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等对晶化过程的微观组织进行研究.结果表明:试样经475K退火后有少量的晶体相Cu10Zr7析出,600K退火试样的析出相同样仅为Cu10Zr7,该相的体积和数量有所增大.表明Cu50Zr42Al8块状非晶合金在Tg以下进行1h的等温退火处理后,试样可以发生晶化,并且析出相只有Cu10Zr7,其体积和数量随退火温度的升高而增大.     

熔体过热处理对Cu基块状非晶形成能力的影响及块状非晶的DSC研究

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径为3.0mm的Cu50Zr42Al8合金圆棒,研究了熔体过热处理对铜模吸铸法制备块状非晶合金的影响,表明通过熔体过热处理可以提高块状非晶的形成能力,并且存在一个最佳的过热温度。采用DSC技术对铜基成分为Cu50Zr42Al8块状非晶合金进行变温晶化动力学研究,结果表明,随着升温速率的增大,该合金的热稳定性参数和约化玻璃转变温度(Trg)均增大。     

冷却速率对Zr61.6N16.6Cu13.8Al8非晶合金力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了阶梯形的Zr61.6N16.6Cu13.8Al8非晶合金，利用x射线衍射（XRD）分别对不同直径的合金试样进行结构分析，利用万能试验机及扫描电镜对试样进行压缩试验和断口形貌分析。研究表明，由于冷却速度的影响，合金试样直径为3mm时是非品结构；直径为4mm和6mm时晶体相增多，甚至为完全晶体相结构；对于Zr61.6N16.6Cu13.8Al8合金，直径为3mm时的断裂强度可达到1703MPa，塑性变形可达到1．7％，适当体积晶体相的加入可以有效提高非晶材料的塑性。     

不同直径的Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10块体非晶合金的力学性能

采用铜模吸铸法制备了阶梯型的Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10非晶合金,利用X射线衍射(XRD)分别对直径为3 mm、4 mm、6 mm的合金试样进行结构分析,利用万能试验机及扫描电镜对试样进行压缩试验和断口形貌分析.研究表明,由于冷却速度的影响,直径为3 mm时是非晶结构,直径为4 mm和6 mm时是中心晶体和表面非晶体混合结构;对于Zr60.3 Ni16.2Cu13.5Al10合金,直径为3 mm时断裂强度可达到1 775 MPa,塑性变形可达到2.02%,而直径为4 mm的非晶复合材料的塑性变形可达2.93%,适当体积的晶体相的加入可以有效地提高非晶材料的塑性.     

微量组分Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响

通过对块状非晶（Cu50Zr42Al8）。Nix（x=0，1，2，3，4）进行X射线衍射（XRD）和差分扫描量热（DSC）的测试分析，并利用减重法测试（Cu50ZrAl8）99Ni1和Cu50Zr42Al8非晶合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为，研究添加微量元素Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明：当Ni含量由x=0增加到x=1时，试样均为完全非晶结构，热稳定性增强，但玻璃形成能力有所降低。随着Ni含量的进一步增加，出现了非晶和晶体的复合体。失重测试表明，含微量Ni后Cu基块状非晶的耐腐蚀性能增强。     

Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15合金的非晶和晶态薄带吸氢行为研究

研究两种不同成分具有较大过冷液相区的四元合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15，非晶和晶态薄带吸氢行为，结果表qt两种薄带的吸氢量均随着温度的升高而增大，非晶薄带的吸氢量要小于同等条件下的晶态薄带的吸氢量且只有在673K吸氢后形成了氢化物，Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶和晶态薄带吸氢后分别生成了Zr2NiH4.7和ZrH2；而Zr65Al10Ni10Cu15非晶和晶态两种薄带最后生成的氢化物同为ZrH2。     

稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响

适量的Gd掺杂可提高Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金的玻璃形成能力,当Gd元素掺杂量(原子分数)为1%时,即(Zrs0.7Cu28Ni9Al12.3)99Gd1,柱状非晶合金直径可达16 mm(不掺杂时为14 mm).稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性变形能力.随着Gd含量的增加,其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式,且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

Zr43Cu50Al7块体非晶合金的结构弛豫和晶化研究

在不同加热速率下应用差示扫描量热法(DSC)研究了Zr43Cu50Al7块体非晶合金的结构弛豫现象和晶化行为,得到了满意的晶化曲线.由晶化曲线得到弛豫峰与玻璃转变温度(Tg)、晶化起始温度(Tx)和晶化峰温度(Tp).Zr43Cu50Al7非晶合金的过冷液相区ΔTx达76.2 K,具有较强的玻璃形成能力.对所得到的弛豫峰作了初步的研究,并运用Kissinger法和Deloy法分别计算出玻璃转变激活能Eg、晶化起始激活能Ec、晶化峰的激活能Ep和晶化阶段激活能Ex.结果表明Zr43Cu50Al7块体非晶合金具有良好的热稳定性.     

热处理对Co_(38)Ni_(34)Al_(28-x)Cu_x合金组织和显微硬度的影响

在Co-Ni-Al系合金的基础上用Cu部分代替Al,制备4种不同成分的合金,研究热处理对Co38Ni34Al28-xCux显微组织和显微硬度的影响。结果表明,Co38Ni34Al27.5Cu0.5合金经1350℃×2 h加热、冰水冷却至室温处理后,β基体内出现马氏体,而Co38Ni34Al27Cu1则在1350℃×2 h和1300℃×4 h处理时都出现马氏体。随铜含量的增加和铝含量的减少,合金β相晶粒变小,γ相晶粒和含量变大。Co38Ni34Al27.5Cu0.5的显微硬度随温度升高而升高,在β相晶粒内出现马氏体时,Co38Ni34Al27Cu1合金的显微硬度骤降。     

In-Sn合金熔体在非晶和晶态Cu46Zr45Al7Gd2合金上的润湿性及界面特性

用座滴法研究了In—Sn合金熔体在非晶和晶态Cu46Zr45Al7Gd2合金上的润湿性，利用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、X射线衍射（XRD）分析了In—Sn／Cu46Zr45Al7Gd2界面特性．结果表明：In—Sn合金熔体在非晶合金上的润湿性优于在晶态合金上的润湿性；In—Sn合金熔体在非晶基片上的反应扩散层宽度要小于在晶态基片上的反应扩散层宽度；In—Sn合金熔体在非晶基片上的反应扩散区中出现晶化反应．     

Zr55Al10Ni5Cu30非晶钎料熔体与α-Al2O3和ZrO2陶瓷的润湿性

利用改良座滴法研究了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶钎料熔体与多晶α-Al_2O_3和ZrO)_2陶瓷的润湿行为和界面特征.结果表明,Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/α-Al_2O)3体系具有极好的润湿性,在1133-1193K温度范围内平衡接触角均为0.Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/ZrO_2之间的润湿性较差,但在1133-1253 K温度范围内随着时间的延长,润湿性逐渐得到改善.两个体系均存在一定程度的界面反应.润湿动力学和界面显微结构的研究表明液滴合金中的活性元素(如Zr)在界面尤其是三相线前沿的吸附和堆积速度对润湿起了决定性的作用,而界面反应的贡献则相对较小.

Abstract：

The wettability and interfacial characteristics of molten Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30) metallic glass brazing alloy on polycrystalline α-A1_2O_3 and ZrO_2 substrates were studied using a modified sessile drop method. The results show that the wettability of the Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30)/α-Al_2O_3 system is excellent with the final contact angles approaching zero degree at 1 133-1 193 K. However, the wettability of the Zr_(55)Al_(10)Ni_5 Cu_(30)/ZrO_2 system is poor, but it can be progressively improved with the elapse of time during the isothermal dwelling in the temperature range of 1 133-1 253 K. A certain extent of interfacial reaction happens in both systems. The investigation on the spreading kinetics and interfacial microstructure indicates that the adsorption of the active atoms such as Zr at the interface, particularly at the triple junctions, plays a key role in determining the wettability, whereas the contribution of the interfacial reaction is relatively minor.     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的变温晶化行为

利用示差扫描量热仪(DSC)研究了Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金在连续升温过程中的的变温晶化行为.利用Kissinger方法计算其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算其局域激活能.结果表明,Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金具有良好的热稳定性.利用Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能E_g为390.2kJ/mol、晶化激活能E_x为325.1kJ/mol、晶化峰值的激活能E_p为299.5kJ/mol.随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动,其晶化峰值温度所对应的晶化体积分数减小.局域激活能随着非晶晶化体积分数的增加而逐渐减小.     

ZrAlCuNiNb合金的非晶形成能力及性能

用X射线衍射(XRD)与示差扫描量热仪(DSC)研究了添加Nb元素对Zr57Al15-xCu15.4Ni12.6Nbx合金的非晶形成能力的影响以及冷却速率对非晶形成的影响，同时研究了形成的块体非晶合金以及热处理后的压缩性能。结果表明：当Nb的摩尔分数达到5％时(即Zr57Al15-xCu15.4Ni12.6Nbx5)，合金具有最强的非晶形成能力，该块体非晶合金的压缩强度达1705MPa，相对压缩率约为0．104％。热处理后，当非晶合金中出现分离相或晶化析出相时，压缩强度将急剧下降。