Zr66Al9Cu16Ni9块体非晶合金制备工艺研究

运用真空电弧炉熔炼合金制备试样,采用三种不同的方法对金属熔体进行处理,试样的X射线衍射晶化相分析结果表明,B2O3和Na2SiO3的混合物与所选组分的熔体发生了反应,不适合作Zr基合金的包裹物;组分为CaF2(45%),AlF3(50%),CaO(5%)以及微量的TiO2的氟盐,由于该净化剂与所选的组分发生了反应,不适合Zr基合金的净化;设备的高真空度、原材料成分的高纯度是促进合金形成非晶态的重要因素。     

添加Co对Mg65Cu25Y10合金玻璃形成能力的影响

采用熔体铜模浇铸制备出具有不同厚度的Mg65Cu25-xCoxY10(x=2.5,5,7.5)合金薄板试样，利用X射线衍射确定铸态样品的非晶态性质，示差扫描量热计（DSC）分析合金的玻璃转变，晶化和熔化行为，在Mg65Cu25-xCoxY10合金中x小于5时，Co的添加对玻璃形成能力没有明显的影响，玻璃形成的临界厚度大约为2mm；但当x增加至7.5时，合金的玻璃形成能力明显下降，与无Co的合金相比较，含Co金属玻璃的玻璃转变温度Tg降低，过冷液态温度区间△Tx减小，但约化玻璃转变温度Trg没有明显的变化。     

基于工业级原料FeMoPC块体非晶态合金的制备

通过Fluxing提纯技术和J-quenching快速凝固技术相结合的方法,成功制备了基于工业级原料的Fe80-xMoxP13C7(x=0,4,8,12)块体非晶态合金。结果表明,少量的Mo置换Fe能够提高Fe80P13C7合金的玻璃化形成能力,当Mo的替换量为8%时,合金的玻璃化形成临界尺寸达到4mm,然而Mo含量的进一步增加则使合金的玻璃化形成能力降低。随着Mo含量的增加,FeMoPC块体非晶态合金的玻璃转变温度(T_g)和起始晶化温度(T_x)单调增加,而冷液相区宽度(ΔT_x=T_x-T_g)先增大后减小。压缩测试结果显示,随着Mo含量的增加,FeMoPC块体非晶态合金的压缩断裂强度(σ_f)和塑性应变(ε_p)都先增大后减小,当Mo含量为8%时,合金的σ_f和ε_p都分别达到了最大值3.6GPa和4.6%。磁性测试结果表明,随着Mo含量从0%增加到12%,FeMoPC块体非晶态合金的饱和磁化强度从1.42T降为0.33T,这可能是由于Mo与Fe原子间反铁磁耦合造成的。     

中科院金属所研制出世界上玻璃形成能力最强的镁合金

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室，在国家自然科学基金和“中国科学院沈阳界面材料中心”的资助下，与美国约翰霍普金斯大学、新加坡国立大学合作研究出世界上玻璃形成能力最强的镁合金（一种镁、铜、银、钆四元合金），铜模浇铸的金属玻璃圆棒直径可达到25mm，断裂强度约1000MPa。在现已发现的块体金属玻璃形成合金中，     

Al基合金体系非晶形成能力的相关理论进展

从Al基非晶态合金结构特性的视角,评述了目前与非晶合金形成能力相关的一些重要理论和判据,以期推动具有块体玻璃形成能力的Al基非晶态合金体系的设计与研制.     

Fe-Nd-B-Zr块体非晶合金的形成能力和磁性能

以Fe-Nd-B系块体非晶合金为前驱体制备永磁材料。在Fe70Nd10B20三元合金及其邻近成分点中微量添加Zr元素,采用熔体旋淬法和铜模喷注法制备样品,通过XRD和DSC表征非晶形成能力。对Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金进行退火晶化处理,采用XRD分析晶化产物,通过VSM表征不同晶化阶段的磁性能。结果表明,合金体系的非晶形成能力得到提高,在Zr原子分数为1%时获得临界尺寸为2mm的块体非晶合金;Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金在946K,600s退火时得到最佳硬磁性能,剩磁(Br)、内禀矫顽力(iHc)和最大磁能积(BH)max分别为0.54T,348kA/m和24.1kJ/m3。该合金体系可应用于直接通过铸造和热处理工艺制备块体纳米复合永磁材料。     

块体金属玻璃制备技术的研究进展

主要介绍了块体金属玻璃的连接技术、放电等离子烧结法和电磁振动法等制备块体金属玻璃的新技术手段。块体金属玻璃的连接技术包括激光焊、爆炸焊、电子束焊、熔融液相连接法和摩擦焊等。采用焊接的方法可将块体金属玻璃连接在一起,以形成大尺寸甚至超大尺寸的块体金属玻璃;放电等离子烧结可在很短时间内制备多孔、大尺寸和具有一定塑性的块体金属玻璃,在制备具有优异软磁性能的块体金属玻璃上也具有显著优势;电磁振动法可以有效抑制晶体形核,显著提高块体金属玻璃体系的玻璃形成能力,从而制备更大尺寸的块体金属玻璃。     

(Fe0.5Ni0.5)80-xMoxB20非晶态合金的玻璃形成能力与热稳定性

采用XRD,TEM,DSC研究了(Fe0.5Ni0.5)80-xMoxB20 (x＝0, 2, 4, 6, 8)非晶态合金的玻璃形成能力和热稳定性,讨论了非晶态合金玻璃形成能力的表征,探讨了Mo对玻璃形成能力和热稳定性的作用机理.结果表明: Mo的加入可提高(Fe0.5Ni0.5)80B20合金的玻璃形成能力和热稳定性;Tx/Tm可用于表征(Fe0.5Ni0.5)80-xMoxB20非晶态合金的玻璃形成能力;合金组元数目增多、原子尺寸比增大及负混合热是Mo提高玻璃形成能力的主要原因.     

铜模吸铸法制备的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径φ1.0mm和2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金和直径2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体纳米晶合金圆棒.利用X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)对Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金的结构和热性质进行了测定.该非晶合金的超冷液相区△Tx为16.7K,约化玻璃转变温度Tg/Tm和Tg/T1分别为0.60和0.57.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金接近共晶成分,在10K/min的冷却速率下其过冷度可达86.7K.利用透射电子显微镜(TEM)观察了制备态的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2纳米晶合金圆棒的结构,为非晶基体上均匀分布的尺寸10～20nm的α-Fe晶粒.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金能达到较大的过冷度,具有较高的约化玻璃转变温度(接近共晶合金成分)和过冷合金熔体的二步相析出有利于块体非晶合金和块体纳米晶合金的形成.铜模吸铸法既可制备块体非晶合金,也可制备块体纳米晶合金,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米晶合金.     

铝基非晶态合金的研究进展

铝基非晶态合金及其非晶复合材料具有高强、高韧、轻质、廉价、耐蚀等特点,具有广阔的应用前景.就该领域玻璃形成能力、热稳定性及纳米晶化等热点问题进行了较详尽的综述.Trg准则不适用于判断铝基合金的玻璃形成能力,无玻璃转变的合金亦可具有强的玻璃形成能力.纳米晶化产物的小尺寸是由析出物周围溶质富集、阻碍长大造成的;高密度成因仍存在分歧.     

具有近室温磁热效应的Fe71Mo9P13C7块体非晶态合金

通过Fluxing提纯处理和J-Quenching快速凝固技术相结合的方法成功制备出临界尺寸为1.3 mm的Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金棒,并对其热力学性能、磁性能和磁热性能进行了研究。结果显示,Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的饱和磁化强度为0.55 T;在5 T外加磁场下的最大等温磁熵变值为2.57 J/（kg·K）,制冷能力为305.57 J kg。重要的是Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的居里温度为355 K,接近室温,因此有望成为室温磁制冷工质的候选材料。     

世界强度最高镁基金属玻璃在金属所研制成功

最近,中科院金属所徐坚研究员导的研究组研制出目前世界上强度高和具有强玻璃形成能力的镁合,这一研究进展使我国在此领域跃国际先进水平,对推动镁基金属玻作为新一类轻质高强度材料的应用有重要意义。与多晶体金属材料相比,非晶态亦称玻璃态)结构的金属材料具有高度、耐腐蚀等优异性能。发展低成、高性能、易于铸造成大尺寸块体非有钴活制材料的新型合金是始终是各国学者孜孜以求的目标,同时也是拥有材料最终实用化知识产权的关键。20世纪90年代初,日本科学家首先发现“镁-铜-钇”三元合金可采用铜模浇铸形成直径4mm的金属玻璃圆棒。2000年…     

Fe80P13C7块体非晶态合金与非晶薄带抗腐蚀性能的对比研究

通过J-Quenching技术在低冷速(低于1000K/s)下制备出块体尺寸达2mm的Fe80P13C7非晶态合金。通过阳极极化曲线测试以及对样品在1mol/L的HCl溶液中浸泡后的腐蚀形貌的观察,对Fe80P13C7块体非晶态合金、非晶薄带以及晶态合金的电化学腐蚀行为进行了对比研究,结果表明,块体非晶的腐蚀性能优于非晶薄带和晶态合金。这可能是由于块体非晶态合金在制备过程中冷速较低,原子发生结构弛豫的时间更长,结合能增大,使得合金中原子与溶液中离子的反应速率减慢,从而提高了块体非晶态合金的腐蚀性能。     

Al基块体金属玻璃的研究进展

Al基金属玻璃具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性,特别是其比强度高达330kN·m/kg,作为新结构材料在航空航天领域具有潜在的应用前景。近年不仅研发出了具有大过冷液相区以及能形成块体金属玻璃的Al基合金,还通过粉体温热固化成形工艺实现了Al基金属玻璃的大块体化,推动了其在实际生产中的应用。简述了有关Al基金属玻璃合金的玻璃形成能力、过冷液体热稳定性、力学性能及其粉末烧结体的组织和性能等方面的最新研究进展,并对其发展存在的问题进行了探讨。     

块体镁基非晶合金及其复合材料研究的新进展

介绍了块体镁基非晶合金及其复合材料的最新研究进展,并简要分析和总结了镁基非晶合金在成分选择和玻璃形成能力(GFA)判据上的新成果,最后针对镁基非晶合金本身存在的问题提出了今后的研究方向建议。     

Zr基块体非晶合金玻璃形成能力与压铸成型性能研究

本文分析了熔体温度、铸造压力和化学成分对非晶合金玻璃形成能力(GFA)与压铸成型性能的影响,并探究两种性能的工艺关联。研究发现:随熔体温度升高,Zr基非晶合金GFA先提高后减小,且合金成分不同,熔体化学成分,局域原子团簇特征和合金实际冷却速率就不同,非晶合金GFA与玻璃稳定性也就存在差异。非晶合金的压铸成型能力随熔体温度和铸造压力升高不断提高,但与GFA存在相互限制的作用:当合金GFA较强时,熔体内原子堆垛密实,粘滞系数较高严重阻碍过冷液流动成形,且玻璃稳定性越好压铸成型性能越差;而当熔体温度过高,非晶合金GFA减弱,过冷液粘度降低时,才能快速提高非晶合金的压铸成型性能。因此,选择最佳的合金成分、优化工艺参数有利于非晶精密结构件成型。     

超高强钴基块体非晶合金的组成设计

块体非晶合金是一类具有高强度、高硬度和大弹性极限的无序金属材料,其优异的力学性能是目前先进金属材料领域研究热点之一,如何提高材料的强度是材料研究领域永恒的主题。系统地总结了已知具有超高强度的一类块体非晶合金材料——钴基块体非晶合金的成分、热学稳定性及力学性能;同时研究了不同非晶合金的断裂强度与其弹性常数、硬度和特征温度的关联。研究结果表明:在非晶合金体系中杨氏模量、维氏硬度、玻璃转变温度与断裂强度之间都存在较好的线性变化关系。基于以上结果,本课题组提出了超高强钴基块体非晶合金的组成设计方法,即选取具有强共价键特性的非金属元素和高模量、高熔点过渡金属元素与钴元素进行组合。     

块状金属玻璃形成能力的研究与进展

大尺寸块状非晶合金的制备和形成能力的表征是目前非晶态合金研究的热点.介绍了科研人员在Inoue经验理论的指导下发现的判定块状金属玻璃形成能力的方法:①用合金摩尔熔化热判定金属玻璃形成能力;②由液相稳定性和抗晶化能力判定金属玻璃形成能力;③由于物理参数研究金属玻璃形成能力.探讨了热力学、动力学和合金液体微观结构3个因素对金属玻璃形成能力的影响.最后指出,块状金属玻璃形成能力的研究是一个比较复杂的问题,应该在积累更多经验的同时致力于研究出一套严谨的理论.     

Fe25 Co25 Ni25 Cr5 P10 B10高熵块体非晶态合金磁热效应的研究

利用Fluxing提纯处理和J-Quenching技术相结合的方法成功制备了最大尺寸为1.2 mm的Fe_(25)Co_(25)-Ni_(25)Cr_5P_(10)B_(10)高熵块体非晶态合金,并对它的磁热性能进行的表征和研究,以探讨高熵效应对非晶态合金磁热性能的影响。目前的高熵块体非晶态合金的居里温度为572 K。在外加磁场为1.5和5 T时,它的最大等温磁熵变和制冷能力的值分别为0.66 J/(kg·K),42.9 J/kg和1.88 J/kg,136.1 J/(kg·K)。与其它非晶态合金磁热性能的对比显示,高熵效应对非晶态合金磁熵变似乎并没有明显影响,但高熵非晶态合金磁熵变随温度变化曲线显示了较大的半高宽温度区间。     

增材制造金属玻璃的研究进展

金属玻璃(即非晶合金)具有较高的强度、硬度和耐磨性,优异的耐腐蚀性能等,目前已被广泛应用于制备棒球杆、传感器、电磁铁芯、变压器等。增材制造(即3D打印)技术集节约材料、可个性化定制复杂几何件优点于一身,现被广泛研究和应用。目前已掀起了3D打印金属玻璃的研究热潮。本文主要综述了3D打印金属玻璃的研究进展,在此基础上探讨了其存在的问题以及解决办法。采用优化的工艺参数和扫描策略可部分避免这些问题,对热影响区的温度分布与工艺参数之间的关系模拟研究是解决3D打印成形致密块体金属玻璃问题的关键。