Cu-Zr-Nb系铜基块体非晶合金的形成

Cu8Zr3和Cu10Zr7相中存在Cu8Zr5和Cu6Zr5团簇结构,它们与Cu-Zr系的两个深共晶点Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44对应. Cu64Zr36是Cu-Zr二元系具有最大玻璃形成能力的成分点.依据形成块体非晶的＂变电子浓度线判据＂,以Cu64Zr36,Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44 3个二元成分为出发点,以Nb元素为第三组元,建立变电子浓度线（Cu64Zr36）100-xNbx,（Cu61.8Zr38.2）100-xNbx和（Cu56Zr44）100-xNbx.采用分步熔炼法,由铜模吸铸法制备直径为3 mm的合金棒.块体非晶的玻璃形成区及玻璃形成能力由XRD和热分析确定.结果表明,添加少量Nb（原子分数,x≤3）可以显著提高Cu-Zr二元系的玻璃形成能力.具有最大Tg/Ti值（0.626）的成分Cu60.3Zr37.2Nb2.5位于具有Cu8Zr5团簇和最深共晶点的Cu61.8Zr38.2向第三组元Nb的连线上.结合Cu-Zr二元体系的团簇结构讨论了Cu-Zr-Nb系块体非晶的形成.     

冷-热处理对Zr基块体非晶合金结构和性能的影响

传统晶态材料构件或装备在低温环境中会出现可动部分卡死、龟裂、特性改变甚至脆性断裂等现象。低温极端条件如温度突变、高应变速率冲击等对材料性能带来的不利影响严重制约了其在低温极端环境领域的应用。块体非晶合金在低温条件下具有强度更高塑性更好的特殊性能,在极地科考以及航空航天等极端条件下具有极大的应用优势。本文以(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)₉₇Tm₃块体非晶合金为研究对象,研究冷-热处理时间对块体非晶合金的结构、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,当处理时间由30 min延长到90 min时,试样的晶化体积分数从2.3%增加到4.0%,屈服强度由1701 MPa增加到1810 MPa。在3.5 wt.% NaCl溶液中,合金具有较小的自腐蚀电流密度与较大的电化学阻抗,这意味着经冷-热处理后的块体非晶合金具有优异的耐腐蚀性能。本研究为块体非晶合金在低温极端环境领域的应用提供了强有力的理论支撑。     

一种新型Nd基块体非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径2．5mm的Nd61Fe30Zn9块状非晶合金．在普通DSC条件下，没有观察到这种合金的玻璃转变温度，晶化温度为730K，比Nd60Fe30Al10非晶合金的晶化温度低约70K，因此该合金的热稳定性较低．熔化行为分析表明，合金Nd61Fe30Zn9的熔化过程为单峰吸热过程，且熔化区间仅为54K，说明该合金的成分接近合金的共晶成分，但母合金的自然凝固组织不具有共晶凝固特点，表现为粗大的枝晶状组织．讨论了成分和组织对合金非晶形成能力的影响．     

镁基块体非晶合金的研究进展

Mg基块体非晶合金因其低成本和高比强度而有望成为轻质高强度结构材料,引起人们研究的极大兴趣.通过对Mg基决体非晶合金发展情况的综述研究,尤其是介绍了新成分设计和力学性能改善等方面的研究现况,发现Mg基块体非晶合金的研究主要集中在Mg-Cu基,成分设计以元素替代和合全体系元素优化为主,Mg基非晶合金塑性的改善是当前研究的重点和难点.     

块体非晶合金氧化性能的研究进展

为了在较高的温度下使用非品态合金,采用等温热处理的方法研究了锆基、铁基和铜基块体非品合金在玻璃态转变温度Tg到晶化温度Tx空气中的氧化行为.三类块体非晶合金在等温下的氧化速率规律遵循抛物线规律,且氧化速率随温度的升高而增加.氧化层的物相组成与温度及组成元素有关,并综述了氧化层的形成机理.     

块体非晶合金的电子束焊接

为了寻求块体非晶合金的最佳焊接技术 ,研究了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 块体非晶合金板的电子束焊 ,采取不同的电子束焊接条件研究所获得的焊接区的组织和强度性能。用电弧熔炼法由纯锆、铜、铝和纯镍金属在氩气氛下制备了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 四元合金铸锭 ,随后再将该铸锭完全重熔后压力铸造成宽 5 0ｍｍ、长 60ｍｍ、厚 3ｍｍ的板状非晶态试样。用电子束焊机 ( 30ｋＷ级 )在大气压约为 1Ｐａ的真空气氛下进行了电子束焊 ,其焊接条件范围如下 :( 1)加速电压为 70ｋＶ ,( 2 )分级移动速度 (即焊接速度Ｖｗ)为 16 7至 2 5 0ｍｍ…     

FeNiAIGaPBSiC系块体非晶合金的结构、热参数及形成能力分析

采用铜模喷铸法制备了0．5mm厚,15mm宽,20mm长的板状Fe（73.6-x）Ni1Al5Ga2P9.65BxSi3C5.75（x=6．6,7．6,8．6,9．6,at％,下同）系块体非晶合金,利用XRD、DSC和SEM,研究了样品的内部结构、热力学参数及形成能力。实验结果表明：当x=8．6,9．6时,样品则为典型的非晶合金,当x=6．6,7．6时,样品为非晶纳米晶合金;通过分析该系列合金的热力学参数,发现Trgm、Trgl和y均表现出变化一致的玻璃形成能力（GFA）,而△足却恰恰相反,说明其应用有局限性;同时还构想了非晶的团簇结构,并分析了该合金系的玻璃形成能力,表明该系列合金具有较大的玻璃形成能力。     

块体非晶合金的成分设计准则

综述了块体非晶合金的成分设计准则,如：约化玻璃转变温度、＂混乱＂准则、Inoue准则、Johnson准则、原子尺寸比例准则、γ参数准则、电子浓度准则及相选择准则。并简要讨论了目前存在的问题及发展趋势。     

Zr基块体非晶合金的微塑性成形性能

采用自行研制的微成形系统进行热压缩实验,分别研究成形温度、成形时间和冲头速度等对尺寸为d1 mm×1.5 mm的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在过冷液相区微塑性成形性能的影响规律。进一步研究了不同坯料尺寸对Vit.1块体非晶合金在过冷液相区超塑性成形性能的影响程度,结果表明流动应力随坯料尺寸的减小而降低。在此基础上,利用闭式模锻方法成形了分度圆直径为d1 mm的微型齿轮,采用SEM观察成形件的表面形貌,结果表明采用微成形方法可以获得尺寸精度较高的Vit.1块体非晶合金微型齿轮。     

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。     

Nd60Fe20Al10-xCo10Bx非晶合金的结构、磁性能和晶化行为的研究

采用示差扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了Nd60Fe20Al10-xCo10Bx(x=0，2，5)大块非晶合金的结构、磁性能和晶化行为。结果表明：Nd60Fe20Al10-xCo10Bx非晶合金在晶化前既没有发生玻璃转变也没有过冷液相区；Nd60Fe20Al10Co10合金的DSC曲线上在360℃～475℃之间有1个宽的放热峰，加入2at％～5at％的B后该放热峰消失。铸态Nd60Fe20Al10-xCo10Bx(x=0，2，5)大块非晶合金在室温具有硬磁性。随B含量的增加，合金的内禀矫顽力显著增加，而饱和磁化强度和剩磁则有所下降。B的加入使Nd60Fe20Al10Co10合金的晶化行为发生明显变化。     

锆基块体非晶合金的力学性能研究进展

本文叙述了锆基块体非晶合金的制备方法，优异的性能，特别是对其力学性能研究领域的最新进展进行了综述。并与传统晶态合金作了适当的对比，锆基块体非晶合金具有优异的力学性能，如弹性比功、超塑性、断裂韧性等，此类合金的应用将不断拓宽。     

块体非晶合金制备技术展望

非晶合金的初始状态多为粉末或薄条带,这就大大限制了非晶合金的许多优异性能的发挥以及在工业中的应用。所以开发研究块体非晶合金有其重大的理论和应用价值。本文从四个研究方面归纳了当前研究状况,即粉末冶金技术、固态反应、从液相中直接制取、非晶条带直接复合等。本文简单介绍了前三种方向,重点论述非晶条带直接复合即非晶块的爆炸焊接制备技术,复合后的块体能保证非晶态,用它来制备非晶合金块的前景广阔。     

大块非晶合金的形成能力及研究进展

综合评述了大块非晶合金形成的控制因素，从热力学、动力学和结构三个方面讨论了大块非晶合金的形成机理；并简介了大块非品合金的制备技术和研究现状。     

大块非晶合金制备原理与技术

利用形核理论，对人块非晶合金的形成条件、控制因素、合金成分设计思路、制备原理与技术等进行了分忻与讨论。非均匀形核的避免和均匀形核的抑制是大块非晶合金成功制备的充分必要条件，前者要通过外部熔炼条件的有效控制来实现，包括：熔炼提纯、合理的冷却介质和惰性气氛保护等：后者要通过合理的成分设计来实现，包括：多组元、高原子尺寸比、人负混合热、低熔点组元或低熔点共晶。     

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr软磁块体非晶合金的制备及性能

采用微合金化技术,用铜模铸造法制备Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金。借助于XRD、TEM、DSC、DTA和VSM表征该玻璃合金系的玻璃形成能力和软磁性能;借助动电位极化、宏观压缩试验和纳米压痕技术测试该玻璃合金系的腐蚀和力学性能。结果表明:Cr元素的加入,尽管稍微降低了Fe-Co-B-Si-Nb玻璃合金的形成能力,但却明显改善了它的软磁性能、力学性能和腐蚀性能;用铜模铸造法,可获得最大直径为4mm的玻璃棒;这些块体非晶表现出高饱和磁感应强度(0.81～1.04T)、极低的矫顽力(0.6～1.6A/m)、200～215GPa的杨氏模量、约2%的弹性应变和0.7%的塑性应变,还拥有超高的断裂强度(3840～4043MPa);用深度敏感纳米压痕技术研究了{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96-Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的室温塑性变形;该合金的纳米压痕变形行为与加载速率有关:在0.75～3mN/s加载速率下,发现了显著的锯齿流变;当增大到6mN/s时,锯齿流变逐渐消失。另外,当Cr含量(原子分数%,下同)从x=0增加到x=4时,该块体非晶合金在0.5mol/LNaCl...     

大块非晶合金的研究历程

本文简述了大块非晶合金的发展过程和该领域的最新研究进展,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制,介绍了目前常用的制备方法、大块非晶合金优异的性能和应用前景,并分析了其产业化的可行性。     

大块非晶合金的研究进展

综述了大块非晶的形成原理和成分特点,介绍了块状非晶的制造工艺,简要叙述了几类大体积非晶合金的磁性能。     

Cr元素对Fe基块体非晶合金形成能及腐蚀性能影响的研究

利用微合金化技术,制备了Fe_68.4-xCo_7.6Si₇B₁₀P₅C₂Cr_x (x=0, 1, 2, 3)非晶合金,并分别使用单辊急冷甩带法和铜模铸造法制备了带状和棒状样品。借助XRD、DSC、DTA表征该非晶合金系的热力学性能与非晶形成能;并进一步采用电化学动电位极化曲线法研究了该非晶合金系在硫酸溶液中的的耐腐蚀性能。实验结果表明,通过微量添加Cr元素的方法,使该合金系的非晶形成能普遍提高,当Cr元素添加量为2%时,获得了该系列非晶合金中的最大过冷液体区间(ΔTx=57K),并且成功制备了直径为5mm的圆棒状样品;同时,由于Cr元素的添加,在1N浓度的硫酸溶液中,材料表面上形成富含Cr元素的保护层,可以有效阻止材料内部的进一步腐蚀,耐腐蚀性能明显得到改善。