具有大过冷液相温度区间的Cu基大块非晶合金的制备和机械性能

利用铜模铸造方法制备了具有大过冷液相温度区间的Cu-Zr-Ti-Ni系高强度Cu基大块非晶合金,对于Cu55Zr55Ti15Ni5合金,最大直径达5mm.过冷液相区温度范围ΔTx达45.48～70.98 K.Cu基玻璃合金棒表现出非常高的机械性能和明显的塑性,对于Cu50Zr25Ti15Ni10、Cu55Zr25Ti15Ni5和Cu54Zr22Ti18Ni6合金,压缩断裂强度分别达2155MPa、2026MPa和1904MPa,维氏硬度分别达674、678和685.加入Co元素扩大了CuZr-Ti-Ni系合金的ΔTx,Cu50Zr22Ti18Ni6Co4合金的ΔTx高达74.5K.     

大块非晶合金的性能、制备及应用

综述了大块非晶合金的性能、制备方法及应用，对比了吸铸法制备的棒状Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5,Zr57Cu20Al10Ni8Ti5,Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10(原子分数)大块非晶样品的过冷温度区间宽度(△Tx)，给出了3种大块非晶合金系列的热稳定性参数Tg、Tx及△Tx，提出了大块非晶合金领域存在的问题及发展方向．     

微量Al添加对铜基大块非晶合金性能的影响

为了进一步提高铜基大块非晶合金的玻璃形成能力及力学性能,采用添加微量Al元素的方法对块体非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6进行了成分优化.热分析与X射线衍射结果显示,随着微量Al的添加,液相线温度从非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6的1150 K逐步降低到Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的1134 K,临界直径相应的从5 mm提高到6 mm.大块非晶Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的压缩断裂强度达到2286 MPa,比经典的铜基非晶合金Cu47Ti34Zr11Ni8提高约100 MPa,表明微量Al的添加在有效提高玻璃形成能力的同时,强度也略有提高.     

超声波筛选激光增材制造非晶合金

目的 快速优化出无缺陷非晶合金激光增材制造工艺。方法 以Zr51Ti5Cu25Ni10Al9非晶合金为模型材料,利用超声波对金属内部缺陷的衰减,来快速筛选激光增材制造非晶合金的最佳工艺组合(激光功率和扫描速度)。结果 超声波检测可以准确有效地检测出非晶合金试件的晶化比例,并且当激光功率为1 300 W、扫描速度为600 mm/min时超声波衰减系数降至最低。进一步对该工艺下获得的样品分析发现,该工艺成型的Zr51Ti5Cu25Ni10Al9非晶合金缺陷最少、晶化程度最低、性能最佳。结论 超声波技术是快速筛选激光增材制造非晶合金等高性能金属最佳工艺参数的有效技术手段。     

压力及制备条件对大块非晶合金结构的影响

大块非晶合金又称大块金属玻璃,是一种具有特殊结构与性能的新型金属材料.本文利用同步辐射XRD技术研究了常压和11.6GPa压力下Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金结构以及0～50GPa压力范围内Fe60Co10Zr8Mo5Nb2B15大块非晶形成合金结构特征的演变.另外,利用同步辐射XRD研究了冲击波处理和水淬条件下制备的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金微观原子构型的差异.研究表明,压力与制备条件对大块非晶合金的结构均有一定影响,本研究对深入了解大块非晶合金结构本质及进一步开发该类材料具有重要理论和现实意义.     

Zr基大块非晶合金成分的等电子浓度和等原子尺寸判据

制备了6种合金Zr65.5Al5.6Ni6.5Cu22.4,Zr65.3Al6.5Ni8.2Cu20,Zr65Al7.5Ni10Cu7.5,Zr64.8Al8.3Ni11.4Cu5.5,Zr64.5Al9.2Ni13.2Cu13.1和Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6,共晶成分位于合金Zr64.5Al9.2Ni13.2Cu13.1和合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6的成分之间，这6种合金均显示了非晶相的形成和较宽的过冷液相区范围△Tx值，以及较大的约化玻璃转变温度Trg值，除合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6的△Tx值为87K外，其余5种成分合金的△Tx值均在97K以上，最宽的达105K，表明这6种合金是一个具有大玻璃形成能力和高热稳定性的非晶合金系列，合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6是6种合金中玻璃表成能力和热稳定性最高的，其Tg，Tx和Trg值最高，Inoue非晶合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5并不是最佳非晶成分，提出以等电子浓度和等原子尺寸规律作为设计大块非晶合金成分的判据。     

锆基大块非晶在HCl溶液中的耐腐蚀性研究

利用CHI660B型电化学工作站研究了4种不同成分（Zr55Al10Ni5Cu30，Zr60Al15Ni25，Zr65Al10Ni10Cu15，Xr52．5Al0Ni10Cu15Be12．5）的锆基非晶态合金以及其中两种成分（Zr65Al10Ni10Cu15，Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5）的晶态合金在2．5mol／L的HCl溶液中的腐蚀行为。通过Tafel曲线的测试结果表明，非晶合金的耐腐蚀性能与其成分有很大的关系，这4种非晶合金试样的耐腐蚀性由强到弱的顺序依次为Zr60Al15Ni25〉Zr65Al10Ni10CU15〉Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5〉Zr55Al10Ni5Cu30。两种成分的非晶态合金与其对应成分的晶态试样相比，非晶态合金具有较低的腐蚀电流，显示出较好的耐腐蚀性。最后，根据电化学腐蚀原理，从合金的微观结构、化学成分以及腐蚀介质的性质3个方面探讨了影响合金耐腐蚀性的因素。     

晶化分数对钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响

目的 研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法 首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化动力学,然后根据得到的等温晶化规律制备不同晶化体积分数的非晶复合材料,并通过静态热机械分析(TMA)表征其热塑性成形能力。结果 Ti45Zr20Be29Fe6在406 ℃与411 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间增大的形核长大过程;Ti45Zr20Be29Cu6在370,375,380,385 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间减小的形核长大过程;XRD物相分析表明,等温处理后Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的析出相分别为β-Ti和α-Ti2Zr;两种内生复合材料的热塑性成形能力均随晶化相体积分数的增大而降低,且Ti45Zr20Be29Fe6基体复合材料的热塑性成形能力比以Ti45Zr20Be29Cu6为基底的复合材料更好。结论 晶化分数增加会降低钛基非晶复合材料的热塑性成形性能,且其影响程度与复合材料的基体和晶体第二相的特性有关。     

新型Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10大块非晶态合金的制备及其室温单轴压缩断裂行为

应用铜模真空吸铸法制备直径达5mm的棒状新型Zr57Nb5Cu154Ni12.6Al10大块非晶样品.X射线衍射检测证明样品完全为非晶态.通过等温示差扫描量热法(DSC)测试了Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10大块非晶的晶化动力学效应,同时研究了大块非晶合金的室温单轴压缩变形和断裂行为.结果表明:Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10块体非晶晶化过程具有动力学效应;其室温压缩变形过程主要表现为弹性变形;断裂面与压缩方向约呈45°,断口呈现典型的脉状花样.     

钎焊工艺参数对C/C复合材料/Cu/Mo/TC4钎焊接头微观组织的影响

在钎焊温度为820～940℃,钎焊时间为1～30min的条件下,采用TiZrNiCu钎料、Cu/Mo复合中间层对C/C复合材料和TC4进行了钎焊实验。利用扫描电镜及能谱仪对接头的界面组织进行了研究。结果表明:在较低工艺参数下,Cu/C/C复合材料界面结构为Cu/Cu51Zr14/Ti2(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)+TiCu+Cu2TiZr/TiC/C/C复合材料。随着工艺参数的提高,TiCu和Cu2TiZr反应相逐渐消失,Ti(Cu,Ni)2新相生成,此时的界面结构为Cu/Cu51Zr14/Ti2(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)2/TiC/C/C复合材料。钎焊工艺参数较高时界面结构为Cu/Cu51Zr14/Cu(s.s)+Ti(Cu,Ni)2/TiC/C/C复合材料。随着钎焊温度的增加以及保温时间的延长,界面反应层Cu51Zr14和TiC反应层厚度增加。     

Microstructure of Cu-based Amorphous Composite Coatings on AZ91D Magnesium Alloy by Laser Cladding

To improve the sliding wear resistance of AZ91D magnesium alloy,Cu-based amorphous composite coatings made of Cu47Ti34Zr11Ni8 and Cu47Ti34Zr11Ni8+20 wt pct SiC powders were fabricated on AZ91D magnesium alloy by laser cladding,respectively.SEM(scanning electron microscopy),EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy),XRD(X-ray diffraction) and TEM(transmission electron microscopy) techniques were employed to study the phases of the coatings.The results show that the coatings mainly consist of amorphous phase a...     

含Be多元合金非晶形成能力的替代效应研究

利用晶胞平移和分子动力学模拟建立了Zr4lTil3.8Be22.5Ni17.5Cu5．2晶态和非晶合金的原子结构模型，利用递归方法研究了Zr4lTi13.8Be22．5Ni17．5Cu5．2晶态及非晶态合金中元素的替代效应．Be与B、Al、Si状态密度形状相似表明Be与B、Al、Si具有相似的性质，可以用Al、B、Si代替Be；非晶态相对于晶态的结构能差表明，用Al、B、Si代替Be后均使合金的非晶形成能力下降，只是Al、B下降的幅度较小；用Al、B替代Be，再用其它过渡金属替代Cu、Ni或zr、Ti可使非晶形成能力达到含Be合金的水平．     

CuTiNiZrV Amorphous Alloy Foils for Vacuum Brazing of TiAl Alloy to 40Cr Steel

Vacuum brazing of TiAl alloy to 40Cr steel sheets was conducted with newly developed CuTiNiZrV amorphous foils. It was found that a diffusion layer,filler metal and reaction layer existed in the brazed seam. The diffusion layer in the joint brazed with Cu43.75Ti37.5Ni6.25Zr6.25V6.25(at.%) foil was flat and thin,containing Ti19Al6 and Ti2Cu intermetallic compounds; however,the diffusion layer brazed with Cu37.5Ti25Ni12.5Zr12.5V12.5 foil was uneven with bulges,consisting of essentially Ti-based solute solution. The foil with 12.5 at.% V showed inferior spreadability compared to that with 6.25 at.% V at brazing temperature. However,fracture happened along the diffusion layer with 6.25 at.% V foil due to the formation of brittle intermetallic phases,but the joints brazed with 12.5 at.% V foil failed through the TiAl substrate. These results show that designing amorphous alloy with less Ti and more V for brazing TiAl alloy to steel is appropriate.     

大块玻璃合金射流成形方法的研究

用射流成形方法制备出直径从Φ５ｍｍ到Φ１０ｍｍ的Ｚｒ基大块玻璃离态合金，研究了样品尺寸大小以及保护气氛中含氧量对形成玻璃态合金的影响，结果表明，样品尺寸越上，则合金达到的冷却速率越大，形成的玻璃态合金中析出结晶相越少，消除氧非均匀核的影响，可以减少消除大块玻璃态合金基体中的结晶析出，有利于获得更大尺寸的大块玻璃合金。     

Gibbs Free Energy and Activation Energy of ZrTiAlNiCuSn Bulk Glass Forming Alloys

The Gibbs free energy differences between the supercooled liquid and the crystalline mixture for the (Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)-Ni_(14.6)Cu_(17.9))_((100-x)/100)Sn_x (x=0, 1, 2, 3, 4 and 5) glass forming alloys are estimated by introducing the equationproposed by Thompson, Spaepen and Turnbull. It can be seen that the Gibbs free energy differences decrease firstas the increases of Sn addition smaller than 3, then followed by a decrease due to the successive addition of Snlarger than 3, indicating that the thermal stabilities of these glass forming alloys increase first and then followed by adecrease owing to the excessive addition of Sn. Furthermore, the activation energy of Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)Ni_(14.6)Cu_(17.9) and(Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)Ni_(14.6)Cu_(17.9))_(0.97)Sn_3 was evaluated by Kissinger equation. It is noted that the Sn addition increases theactivation energies for glass transition and crystallization, implying that the higher thermal stability can be obtainedby appropriate addition of Sn.     

大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的电子结构特征及电击穿行为

测定了大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5晶化前后的费米能级和各元素的电子结合能，研究了非品合金的电子结构特征和电击穿行为．测试并讨论了非晶材料场发射能力和耐电压强度的关系．结果表明，对于Zr基合金，非品态比品态合金具有更大的功函数．比较了Zr55Cu30Al10Ni5合金非晶态与晶态的耐电压强度数值，发现非晶态合金的耐电压强度数值比较分散，品化合金的耐电压强度相对比较集中．耐电压强度平均值表明，Zr基合金非晶态具有更好的耐电压能力．