高强度Cu基块状非晶合金的最新研究进展

Cu基块状非晶合金是一种新型高性能材料,从合金体系、力学性能、合金过冷液体区域的性能及非晶形成能力几方面对Cu基块状非晶合金的最新研究进展进行了综述,并展望了新型Cu基块状非晶合金的工程应用前景.     

Cu基块体非晶合金的研究进展

综述了国内外最近几年来Cu基大块非晶合金的研究现状,介绍了Cu基大块非晶合金在玻璃形成能力、机械性能、耐腐蚀性能、非晶-纳米晶合金方面的研究成果,最后探讨了Cu基大块非晶合金未来的研究重点.     

Mg65CU20Zn5Y10多孔非晶的制备及性能

为提高镁基非晶合金的塑性应变能力,采用水冷铜模浇铸-拔丝造孔法制备了Mg65Cu20Zn5Y10多孔非晶合金,对Mg65Cu20Zn5Y10多孔非晶合金的组织、热稳定性和压缩性能进行了研究。结果表明,采用多孔芯水冷铜模制备出了直径6mm、长24mm的Mg65Cu20Zn5Y10多孔非晶合金;与镁基非晶合金相比,孔结构对其热稳定性没有影响;Mg65Cu20Zn5Y10多孔非晶合金在低应力作用下的塑性应变可达40%;Mg65Cu20Zn5Y10多孔非晶合金的断裂形貌呈脉状花样,属韧性断裂。     

连续压应力下Fe基非晶合金带材的压磁效应

通过对Fe基非晶合金带材连续施加压力,测试其附近闭合回路电感变化,研究了Fe基非晶合金带材的电感式压磁效应。结果表明,通过测试Fe基非晶合金带材附近闭合回路电感变化可用来测试和表征Fe基非晶合金带材的压磁性能;在f=1kHz时,Fe基非晶合金带材压磁性能稳定性好,随着压力的增大带材压磁性能升高,在同一压力情况下,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能优于Fe78Si9B13带材;在f=100kHz时,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能稳定性优于Fe78Si9B13带材,并且Fe73.5Cu1Nb3-Si13.5B9带材在f=1kHz、压应力为0.69MPa时具有最佳的压磁性能;在压应力<0.1MPa条件下,随着压应力增大,线圈电感值Ls有一个剧增的上升趋势,铁基非晶带材压磁性能对微小应力更加敏感。     

TiC颗粒增强非晶钛合金基复合材料的热稳定性

用单辊铜轮旋注法制备了TiC颗粒增强Ti45Zr5Cu25Ni20Sn5非晶合金基复合材料.发现在Ti45Zr5Cu25Ni20Sn5非晶合金中加入TiC颗粒可以提高合金的热稳定性.     

大块非晶合金的研究动态及应用前景

综述了大块非晶合金的各种制备方法、性能特点及应用前景,主要介绍了国内外该领域主要的研究进展和研究动态。着重介绍了具有极大非晶形成能力的Zr基、Cu基大块非晶合金,它们都能在较低的冷却速率（1K／s左右）下用铜模铸造法制备,具有高的强度、高耐腐蚀性和优异的加工成型性能。     

原位CuYSi颗粒增强块体镁基非晶合金复合材料的研究

用Mg-4%Si合金、纯Cu、纯Mg、Cu-38%Y合金经普通铜模铸造方法制备了一种原位颗粒增强Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料。运用XRD以及EDS确定其颗粒为CuYSi相,采用SEM-EDS对颗粒的形貌、大小及成分进行了分析,并对Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料的硬度及热稳定性进行了研究。结果表明,原位生成的CuYSi颗粒尺寸细小(10μm左右),形状规整并且均匀分布在非晶合金基体上;与Mg60Cu30Y10块体非晶合金相比,CuYSi颗粒的生成使得非晶合金复合材料的硬度增加102.5HV,ΔTx增加6.1K。     

铝基非晶合金的研究进展

Al基非晶合金及纳米Al基非晶合金材料发展十分迅速,具有广阔的应用前景。综述了Al基非晶合金的制备、形成机制、玻璃形成能力、过热熔体脆性和块体Al基非晶合金及纳米Al基非晶复合材料的制备与性能等热点问题。     

Fe基非晶合金粉末的研究进展

非晶合金粉末是指快冷雾化合金液滴所制得的合金粉末,其中Fe基非晶合金粉末因具有生产成本低廉和应用前景广阔等优势,一直备受青睐。同时,Fe基非晶合金粉末的应用也为块体Fe基非晶合金应用难的问题提供了一条崭新的途径。本文综述了Fe基非晶合金粉末的研究进展,对其在涂层制备、磁性材料、激光3D打印、废水处理4个方面的研究现状进行了归纳分类与总结,并分析了Fe基非晶合金粉末在各领域的应用优势。最后指出Fe基非晶合金粉末在制备高质量涂层、老化磁性粉末再利用及增材制造领域的研究方向,并展望了作为传感、控制等功能性器件的应用前景。此外,在薄膜等小尺寸、低维材料及柔性电子领域也展现出巨大的应用潜力。     

Cu对Fe基非晶合金内禀磁性及晶化行为的影响

利用 DSC,XRD,TEM,M(?)ssbauer 谱及磁性测量技术研究了 Cu 取代 Fe 对 FeSiB 非晶合金的内禀磁性及晶化行为的影响。结果表明:Cu 元素取代 Fe 使 FeSiB 非晶合金的λ_s,σ_s,(?)_f,(?)_(Fe)下降,但居里温度 T_c 升高。而且,Cu 的加入能够显著地降低 FeSiB 非晶合金的晶化温度及晶化激活能,改善x-Fe(Si)相的形貌。FeCuSiB 非晶合金的晶化行为表明:在非晶合金内部存在α-Fe(Si)相成分富集区。     

Fe-Cu-Mo-Si-B系超微晶的结构和性能研究

一、前言 铁基非晶合金由于其价廉及高饱和磁化强度而广泛地应用于磁性器件中,但在高频下,其性能大大下降,远不及钴基非晶合金。Yoshizawa等人发明的铁基超微晶材料,综合了铁基和钴基非晶合金的优点,打开铁基软磁材料应用的新局面。他们在铁基非晶合金中加入易形核的Cu和阻止晶粒长大的Nb,在其晶化温度以上进行退火得到十几纳米的微晶粒,这种微晶粒材料显示出特异的软磁性能,初始磁导率可达80000,与钴基非晶合金相当,但其饱和磁化强度达1.3T。 至今对超微晶Fa_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金已进行了深入研究。Yoshizawa等人认为这种超微晶粒是bcc—Fe的固溶体,Herzer利用无规各向异性模型(Randomanisotropy model)解释了高导磁的原因,他认为由于晶粒尺寸小于交换作用长度,无规的平均效应使磁晶各向异性减弱,从而获得优异的磁性能。然而对超微晶的结构研究结果并不相同,Fujinami等人认为主要是由DO_3结构的Fe—Si合金组成,蒋建中等人也报道超微晶合金     

新型Ti—Cu—Ni基储氢合金的非晶化制备与电化学性能

采用先熔炼Ti2Cu再添加Ni粉进行复合球磨的工艺方法探索制备了Ti—Cu—Ni基非晶合金,并研究了Ni粉添加量和球磨时间对合金相结构与电化学储氢性能的影响。结果表明,Ni粉添加量和球磨时间对合金的相结构与电化学性能有显著影响。其中,晶态Ti2Cu熔铸合金的放电容量仅为3．7mAh／g;将其球磨120h后的放电容量仍然只有14．4mAh／g;当添加Ni粉复合球磨120h形成非晶结构后,其放电容量得到明显提高,其中TizCu＋50％Ni复合物的最大放电容量为82mAh／g,Ti2Cu＋100％Ni复合物的最大放电容量达到168mAh／g。同时,随着球磨时间的增加,合金的非晶化程度也增强,放电容量随之提高。研究发现,添加Ni粉进行复合球磨有助于Ti2Cu的非晶化转变,同时Ni还起到良好的电催化作用,改善了合金的电化学性能。     

超声法研究Cu基块体非晶合金的弹性性能

用铜模吸铸法制备了直径为3mm的Cu基块体非晶合金,利用热分析方法测得了合金的热力学参数,采用超声水浸聚焦方法测得了合金的纵波及横波声速,由此计算并比较了不同成分含量块体非晶合金的弹性性能参数.发现不同成分含量合金的声速及弹性模量与玻璃转变温度Tg及约化晶化温度Tx/Tm的变化规律是一致的;同时随着第三组元Al含量的增加,弹性模量也呈现递增的趋势.     

Ti-Zr-Be-Cu-Co块体非晶合金在NaCl溶液中的冲刷腐蚀行为

为评价Ti基块体非晶合金的耐蚀性,以期今后在工业生产中的应用,采用失重法研究了Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金及其对应晶体成分在质量分数6%Na Cl溶液中0.2、0.4、0.6 m/s流速下的冲刷腐蚀行为.利用X射线分析(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金及其对应晶体成分的相结构、微观腐蚀形貌,并利用电化学极化试验测试2种合金冲刷腐蚀后的耐蚀性.结果表明:随着流速的增加,2种合金的腐蚀速度均升高,其中非晶合金出现最大腐蚀速度峰值的时间由无冲刷状态的32 h缩短到流速为0.6 m/s下的10 h,Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金腐蚀速度较对应晶体成分小;Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金较对应晶体成分在质量分数6%NaCl溶液中具有更好的耐蚀性.     

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．     

Fe-Si-B非晶合金对溶液中Cu(Ⅱ)的去除效率

采用单辊甩带法成功制备了Fe-Si-B非晶合金条带,并以300目铁粉为参比物,研究了其对溶液中Cu (Ⅱ)的去除效果。结果表明,60 min内,1 g/L的Fe-Si-B非晶合金条带对100 mg/L Cu (Ⅱ)的去除效率大于98%,且去除过程符合伪一级动力学模型。相同条件下,Fe-Si-B非晶合金条带去除Cu (Ⅱ)的表面积约化反应速率常数是300目铁粉的167倍。通过分析不同环境因素对Fe-Si-B非晶合金条带去除Cu (Ⅱ)效率的影响,发现反应速率与温度、pH值成正比,与Cu (Ⅱ)浓度成反比。在重复使用六次后,Fe-Si-B非晶合金条带仍保持67%的去除效率。     

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。     

铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展

铝基非晶合金因其独特的物理和化学性能在诸多领域具有广泛的应用前景,综述了铝基非晶合金的成分体系、制备方法、性能特点及应用研究进展。首先,介绍了铝基非晶合金的发展历史和成分体系,目前铝基非晶主要分为3大体系:二元、三元和多元体系,以及综合性能和形成能力2大方面,多元体系表现更佳,并逐渐向更多元化发展;其次,系统介绍了铝基非晶合金的制备方法,包括粉末状、薄带状、块体样品的制备,相较于非晶薄带的制备,块体和粉状的制备方法较为丰富,而粉状非晶通常作为铝基非晶涂层的预制材料;随后,详细介绍了铝基非晶合金的性能特点、应用现状及发展趋势,从性能上来看,铝基非晶在强度和硬度以及耐腐蚀性能上表现良好,目前主要以涂层的形式参与应用,除此之外,研究者们也开始对磁性和热塑性展开研究,由于玻璃形成能力的限制,作为结构材料的应用较少;最后,对其未来应用前景进行了展望,认为涂层是目前铝基非晶合金最具应用前景的工程化方式。     

铝基非晶材料研究与再制造应用前景

发现于20世纪60年代的铝基非晶合金作为一种低密度材料拥有着较高的比强度,而且与传统晶态材料相比,呈现出长程无序、短程有序的原子排列特点,其内部不存在晶界、位错等较易引发失效的缺陷结构,表现出高硬度和优异的防腐、耐磨等性能,受到了国内外众多学者的广泛关注.起初,这类材料由于受到制备工艺的限制,表现为非晶与纳米晶共存的结构.随着科技发展,科学家们开发了一系列具有完全非晶结构的铝基合金体系.这些材料在具有较高的机械强度的同时能够表现出良好的韧性,使人们对其非晶形成能力、制备方法及应用推广等方面产生了较大的兴趣.对铝基非晶合金非晶形成能力的研究,学者们通常基于块体非晶合金非晶形成能力的经验判据,以及其他一些新提出的判定方法,如蒸发焓、费米层电子态密度、原子扩散以及析出相熔点等.但是,由于铝基非晶合金过冷液相区间较窄以及Al元素化学活性较强,因此铝基非晶合金的非晶形成能力普遍较弱.虽然人们在元素种类及含量变化对铝基非晶合金非晶形成能力的影响等方面做了大量的研究工作,但是目前仍未形成具有普适性的或更加精确的铝基非晶形成能力判定方法,未来仍需借助高性能材料模拟计算和机器学习等技术来进行完善.铝基非晶合金非晶形成能力较弱,以及其对外界条件的影响较为敏感,导致其在制备过程中易发生晶化,从而使获得的材料尺寸维度普遍较低.目前,铝基非晶合金的常见制备方法可按照其形态(粉状、块体、涂层等)来进行划分.粉状铝基非晶合金的制备方法主要为气雾化法和机械合金化法;块体铝基非晶合金的制备方法主要为直接凝固法和粉末冶金法;涂层类铝基非晶合金的制备方法主要包括激光熔覆、爆炸喷涂、冷喷涂、超音速火焰喷涂和电弧喷涂.相对而言,铝基非晶涂层制备技术不会受到工件尺寸的限制,工艺简单、操作方便,且适合于户外大面积施工,在表面防护与再制造工程领域更具应用潜力.尤其是在大型舰船、飞机、海洋设施等高附加值零件的再制造领域里,铝基非晶涂层制备技术的大规模推广应用将会带来巨大的经济效益.本文介绍了铝基非晶合金的发展过程、非晶形成能力、制备方法等内容,总结了铝基非晶涂层在再制造领域的应用前景,并展望了铝基非晶合金的未来研究方向.     

激光熔覆制备金属表面非晶涂层研究进展

本文简要介绍非晶合金的结构和性能,以及传统制备块体非晶合金方法的局限性。结合激光熔覆技术的特性,重点综述在金属材料基体表面上利用激光熔覆技术制备Fe基、Zr基、Ni基、Cu基和其他非晶涂层的研究现状,以及激光制备工艺参数、微合金化元素种类和含量、增强相等因素对激光熔覆非晶涂层的影响。最后,指出利用激光熔覆技术制备非晶涂层的成分设计和控制、激光熔覆工艺的设计和优化、激光熔覆非晶涂层的基础理论研究等方面存在的主要问题和今后的发展方向。