定向凝固制备内生晶体增塑的锆基非晶复合材料

通过Bridgman定向凝固成功制备了成分为Zr58.8Ti14.3Nb5.2Cu6.1Ni4.9Be1.0的内生枝晶增塑的非晶复合材料.内生枝晶的尺寸和体积分数可以经抽拉速度的改变得以控制,进而实现了对其力学性能的调节.研究表明,枝晶的大小与抽拉速度呈线性关系,体现出定向凝同在制备非晶复合材料方面可调控析出相的优势.通过对实验参数抽拉速度的优化得出,当抽拉速度为1.0 mm/s时,最高压缩强度达到了1930 MPa,断裂塑性达到11.3%.     

高塑性非晶铜合金基复合材料

与晶态材料相比,非晶态相由于其独特的原子结构而使得块体非晶合金具有高抗拉强度、高耐蚀性和优良的软磁性能等优异特性。在块体非晶态合金之中,铜基非晶合金造价是比较低廉的,所以它很有实用化前景。大块铜基非晶合金具有超过2000MPa的很高抗拉强度,但是它缺乏适当的塑性而妨碍了它的广泛应用。一种可使块体非品态合金具有良好塑性的方法,是使其形成在非晶相中均匀弥散有结晶相的复合显微组织,其中的结晶相将会起到阻止剪切带扩展的作用。     

内生枝晶相体积分数可控的钛基非晶复合材料

采用直接调控增塑相摩尔分数的方法成功制备了系列含有bcc枝晶相的(Ti32.8zr30.2Ni5 3Cu9Be22 7)100-s(Ti61 5-Zr36 4Cu2.1)x(x=10—95)非晶复合材料.采用xRD,SEM和DSC等方法研究了不同x值下枝晶相的体积分数以及形貌的变化规律,并利用TEM研究了内生枝晶相的结构和两相界面结构.结果表明,在Ti32 8Zr30 2Ni5 3Cu9Be22 7合金中直接添加不同量的Ti61 5Zr36.4Cu2.1合金能够有效地控制内生枝晶相的析出量,获得界面结合良好的非晶复合材料,且枝晶相的尺寸及体积分数与x值成正比.室温压缩实验结果表明,当x>30时,复合材料的塑性变形能力可得到明显改善.x值越大,枝晶相体积分数越高,复合材料屈服强度越低,塑性改善效果越明显.不同体积分数的复合材料均表现出明显的加工硬化现象.当x=90时,复合材料的塑性变形量达到14.4%,断裂极限强度达1917 MPa.     

预变形退火对钛基非晶复合材料力学性能的影响

采用磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备出Ti₄₀Ni₄₀Cu₂₀非晶基复合材料板状试样,通过压力试验机对试样进行不同程度的预压缩,然后在150℃、30min下退火,研究了预变形退火工艺对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：奥氏体相在外力作用下发生马氏体相变,形变诱导相变加之退火释放残余热应力从而对非晶基体起到增强增韧的作用。随着预变形程度的增加,马氏体相和奥氏体相均增加,而马氏体相增加的更快,复合材料的屈服强度提高,塑性减小, 塑形阶段预变形能够实现屈服强度可控;     

铝基和钛基复合材料的塑性与超塑性

综述了近年来铝基和钛基复合材料的塑性和超塑性研究进展 ,分析了材料制备工艺和变形温度等参数对于复合材料的塑性和超塑性的影响规律 ,并展望了两种复合材料塑性和超塑性研究的发展方向。     

吸铸法制备Fe-基大块非晶合金

采用电弧熔炼母合金、感应加热熔化、铜模吸铸工艺,制备出厚度为1mm的板状Fe-Co-Zr-Mo-W-B系Fe-基大块非晶合金。试样表面具有典型的金属光泽,断口光亮并具有典型的玻璃断口。经DTA检测,所研究的Fe-基非晶合金具有明显的玻璃转变温度和较宽的过冷液相区(Tg=884K,△Tx>60K),表明该合金具有较大的非晶形成能力。     

非晶复合材料制备与性能

总结了近年来本课题组在外加强化相非晶复合材料制备方面取得的主要研究结果。通过制备过程凝固控制获得了性能优异的非晶复合材料,其中金属W／Zr基非晶合金双连续相复合材料压缩强度达到3450MPa,压缩应变为48％;金属Ti／Mg基非晶合金双连续相复合材料压缩强度达到1750MPa,塑性应变为30％;8％Nb颗粒／Mg基非晶复合材料压缩强度达到900MPa,塑性应变为12．1％;6％SiC颗粒／Zr基非晶复合材料压缩强度达到2230MPa,塑性应变为3％。     

定向凝固法制备非晶基自生复合材料初步研究

定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列,获得定向及单晶组织结构,大大改善材料的力学和物理性能。在大温度梯度的宽调频电磁成形定向凝固设备上,制备出了不同拉拔速度的合金试样,对其微观组织及显微硬度进行了分析。研究表明：在温度梯度一定的情况下,随拉拔速度的增加,合金组织得到了细化,并由胞状晶向树枝晶再向颗粒弥散状分布组织演化,制备出了内生枝晶增强非晶基自生复合材料和微米晶相增强的非晶基自生复合材料。     

SYNTHESIS OF PLASTIC Zr–BASED BULK METALLIC GLASS WITH CRYSTAL PHASE BY DIRECTIONAL SOLIDIFICATION

通过Bridgman定向凝固成功制备了成分为Zr_58.5Ti_14.3Nb_5.2Cu_6.1Ni_4.9Be_11.0的内生枝晶增塑的非晶复合材料. 内生枝晶的尺寸和体积分数可以经抽拉速度的改变得以控制, 进而实现了对其力学性能的调节. 研究表明, 枝晶的大小与抽拉速度呈线性关系, 体现出定向凝固在制备非晶复合材料方面可调控析出相的优势.通过对实验参数抽拉速度的优化得出, 当抽拉速度为1.0 mm/s时, 最高压缩强度达到了1930 MPa, 断裂塑性达到11.3%.     

机械合金化和放电等离子烧结技术制备Ti基大块非晶合金

将0.075mm的Ti,Cu,Ni,Sn4种金属粉按合金成分为Ti50Cu23Ni20Sn7进行配比,并在行星式球磨机中进行机械合金化(MA)球磨。试验中的球磨机转速为300r/m,球料比为10:1。XRD和DSC分析结果表明,经过30h球磨之后,金属粉末已经全部合金化,并且为非晶态结构。继续进行球磨只能减小粉末颗粒尺寸,却会引入更多的杂质,所以30h是制备Ti50Cu23Ni20Sn7非晶合金粉末最为合适的时间。SEM下观察发现,经机械合金化所获得的非晶粉为层状团聚结构。将所制备的非晶合金粉装入碳化钨模具中,并在放电等离子烧结(SPS)设备中进行快速烧结。其烧结的温度分别为480、490、500和510℃,烧结压力为500MPa,保温时间为1min。从XRD和DSC分析结果可以看出,烧结后的合金基体为非晶结构,并伴有少量晶化相。烧结件放在光学显微镜下观察可以看到少许缩孔和疏松等烧结缺陷。将温度为490℃下烧结的试件破碎,并将断口在SEM下观察可以发现,试件断裂方式为层状脆性断裂。试验结果表明采用机械合金化和放电等离子烧结技术可以成功制备出Ti基大块金属玻璃。     

SYNTHESIS AND MECHANICAL PROPERTIES OF NiAlBASED COMPOSITES

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＮｉＡｌｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｐｏｏｒｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｓｔｒｅｎｇｔｈａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｉｎｄｅｒｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［１－６］．Ｍａｎｙｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｄｕｃｔｉｌｉｔｙ,ｓ…     

Effects of Nb Addition on Glass-Forming Ability，Thermal Stability and Mechanical Properties of Ti-Based Bulk Metallic Glasses

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。     

SOLIDIFICATION MECHANISM OF Al/TiC INTRAGRANULAR COMPOSITES FABRICATED BY CONTACT REACTION METHOD

The behaviour of the particles in solidification inter face front was studies,and the equctionof the critical inter face velocity which related to the supercooling and the volune fraction of particles in the melt was obtained.By the mean time,the two solidi fication mechanisms ofaluminium matrix intragranular composites was put forward.     

Effect of carbon addition on microstructure and mechanical properties of Ti-based bulk metallic glass forming alloys

A kind of novel Ti-based composites was developed by introducing different amounts of carbon element to the Ti50 Cu23 Ni20 Sn7 bulk metallic glass forming alloys. The thermal stability and microstructural evolution of the composites were investigated. Room temperature compression tests reveal that the composite samples with 1% and 3% （mass fraction） carbon additions have higher fracture strength and obvious plastic strain of 2 195 MPa, 3. 1% and 1 913 MPa, 1.3% respectively, compared with those of the corresponding carbon-free Ti50 Ni20 Cu23 Sn7 alloys. The deformation mechanisms of the composites with improved mechanical properties were also discussed.     

复合材料凝固过程中颗粒推移距离及其影响因素

研究了颗粒含量对自生ＭｇＯ／Ｍｇ２Ｓｉ颗粒增强Ｍｇ－１１Ｌｉ基复合材料凝因组织的影响，得出颗粒被界面俘获成推移的热力学条件及颗粒推移距离表达式，随颗粒含量和凝固速度增加以及推移临界速度的减小，推移距离减小，理论分析与实验结果一致，并提出了改善颗粒增强复合材料组织均匀性的主要途径。     

块状金属玻璃研究与进展

本文简略地回顾了块状金属玻璃的研究和进展过程,并介绍了块状金属玻璃的几种制备方法及其机械性质和物理性能,最后讨论了块状金属玻璃及其复合材料的应用前景和发展趋势。