液态金属Ag6Cu4凝固过程中非晶转变的分子动力学模拟

用 quantum Sutton-Chen 多体势对液态金属Ag6Cu4凝固过程进行了分子动力学模拟研究. 在冷却速率为2×1012～2×1014 K/s范围内, Ag6Cu4总是形成非晶态结构, 在非晶态合金的形成和稳定性中起关键作用的是原子的二十面体结构. 采用键对及原子多面体类型指数法对凝固过程中微观结构组态变化的分析, 有助于对液态金属的凝固过程、非晶态结构特征的深入理解.     

二元液态金属AgxCu1-x快速凝固过程的分子动力学模拟研究

用quantum Sutton-Chen多体势对AgxCu1-x在冷却速率为2×1012K/s凝固过程的模拟,发现AgxCu1-x在x=35～65范围内具有形成非晶的能力,特别是对应于二元相图共晶点的Ag60Cu40在凝固过程中二十面体和其它多面体结构不仅数目大,而且还具有极为稳定的遗传性,而最容易得到非晶态合金.证实了合金化效应对非晶态合金的形成倾向和稳定性的关键作用.此外采用键对及原子多面体类型指数法对凝固过程中微观结构组态变化的分析,不但能说明二十面体结构在非晶态合金形成和稳定性中所起的关键作用,又有助于对液态金属的凝固过程、非晶态微观结构特征的深入理解.     

Fe含量对Zr60Cu40-xFex相分离非晶合金组织结构、电阻性能和纳米压痕行为的影响

在Zr60Cu40单相非晶合金中引入与合金次要组元Cu具有正混合焓的Fe元素,设计了Zr60Cu40-xFex相分离非晶合金,研究了 Zr60Cu40-xFex三元合金的液-液相分离行为.结果表明,二元Cu-Fe合金的液态组元不混溶区域可以延伸至三元Zr60Cu40-xFex合金中;在快速凝固条件下,该合金在冷却过程中会发生液-液相分离,形成富Cu和富Fe两液相;基于Zr60Cu40-xFex合金液-液相分离凝固特征,考察了 Fe含量对Zr60Cu40-xFex合金组织及相结构的影响,讨论了Zr60Cu40-xFex体系组织演变及相形成机制.Zr60Cu20Fe20合金在冷却过程中液-液相分离形成的富Zr-Cu和富Zr-Fe两液相分别发生玻璃转变,最终形成了高数量密度(1024/m3数量级)的纳米富Cu非晶粒子(尺寸为2～10nm)分布在富Fe非晶基体上的相分离非晶合金组织.研究了该合金样品的电阻性能和纳米压痕行为,讨论了 Zr60Cu20Fe20合金晶化过程的电阻反常变化行为,并分析了 Zr60Cu20Fe20合金的纳米尺度相分离组织结构对剪切转变区的影响.     

Ce基非晶合金制备及室温变形行为的研究

采用铜模吸铸法制备φ2 mm的Ce70Al10Cu20、Ce69Al10Cu20Co1和Ce69Al10Cu20Ag1合金棒材.利用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热法(DSC)和纳米压痕法(Nanoindentation)研究添加元素Ag、Co对Ce基非晶合金形成能力、热稳定性及室温变形行为的影响.结果表明,添加Ag、Co能显著提高Ce基非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性能.Ce70Al10Cu20和Ce69Al10Cu20Ag1合金在高加载速率下出现锯齿流变;而Ce69Al10Cu20Co1合金在实验加载速率下表现为连续塑性变形.此外,三种Ce基非晶合金在压痕保载段均出现明显的蠕变现象且蠕变量随加载速率增加而增大.     

不同凝固条件制备的Cu-Ag合金原位纤维复合材料的结构与性质

以冷却速率10^1～10^3K/s的不同凝固务件制备了Cu-10Ag合金及其原位纤维复合材料。研究了铸态和形变态合金的结构与性能。铸态合金的结构由Cu相、Ag沉淀相和(Cu Ag)共晶组成。通过大变形发展为Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料，其中由Ag沉淀相所形成的Ag纤维尺寸(d)与真实应变(η)呈指数函数关系：d=C.exp(-0．228η)，(Cu Ag)共晶中Ag层转变为更细的纳米Ag纤维。Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料显示了两阶段应变强化效应：在低真实应变阶段主要表现为加工硬化或位错强化，在高真实应变阶段主要表现为超细Ag纤维强化或界面强化。快速凝固的Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料比慢速凝固材料具有更高的包括极限拉伸强度和电导率在内的综合性能。在形变过程中复合材料的强度与电导率的演变出于相同的结构原因。     

超音速电弧喷射雾化银合金粉体的亚稳固溶扩展

采用超音速电弧喷射雾化(UAS)制备Ag-10Cu、Ag-28Cu、Cu-10Ag、Ag-10Ni和Ag-5Fe快速凝固合金粉末,用XRD对银合金粉末的亚稳固溶扩展进行研究.结果表明:Ag-10Cu、Ag-28Cu和Cu-10Ag合金粉末的平均亚稳固溶度分别为7.09%、20.11%和3.06%(摩尔分数);当粉末粒度不大于50 (m时,Ag-28Cu共晶合金粉末形成完全亚稳固溶体,而Ag-10Cu和Cu-10Ag未形成完全固溶体;Ag-10Ni和Ag-5Fe粉末(65～15 (m)的亚稳固溶度分别为0.72%～1.30%Ni和0.29%～0.57%Fe,亚稳固溶度随粉末粒度减小而增加.合金生成热和冷却速率分别是判断亚稳固溶扩展能力的热力学参数和动力学参数,合金生成热越小、冷却速率越高, 亚稳固溶度就越大.超音速电弧喷射雾化有利于降低合金生成热和获得很高的冷却速率,因此,银合金粉末获得大的亚稳固溶扩展.     

Sn-6Bi-2Ag(Cu, Sb)无铅钎料合金微观组织分析

利用差示扫描量热计 (DSC)测定了Sn 6Bi 2Ag ,Sn 6Bi 2Ag 0 .5Cu ,Sn 6Bi 2Ag 2 .5Sb三种新无铅钎料合金的熔化温度。结果表明 ,少量Cu的加入能降低Sn Bi Ag系无铅钎料合金的熔化温度 ,而Sb的加入使合金的熔化温度升高。利用光学显微镜 (OM )、扫描电子显微镜 (SEM )、能谱分析 (EDX)对合金的微观组织进行了分析与比较 ,钎料合金的微观组织与冷却条件和合金元素的含量有关 ,Sb的加入使析出相的尺寸细化。硬度测定表明Sn Bi Ag(Cu ,Sb)无铅钎料合金的硬度远大于纯Sn的硬度 ,加入少量的Cu(0 .5 % ) ,Sb(2 .5 % )对Sn Bi Ag系钎料合金的硬度影响较小     

微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为及微观组织结构演化的影响

采用计算机模拟与透射电镜相结合研究微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为和微观组织结构演变的影响.结果表明:微量Si和Ag的添加改变了该合金的时效析出过程,显著增强了合金的时效硬化效应.微量Si的存在导致了合金时效早期Mg原子团簇、Cu-Mg原子团簇弥散化,而微量Ag的添加导致形成大量Mg-Ag原子团簇.微量Si和Ag极大地改变了合金时效早期的原子团簇化过程从而导致了时效过程中微观组织结构的不同演化过程.     

Zr65Cu12.5Ni10Al7.5Ag5玻璃合金初期晶化结构的电子显微分析

采用等温差示扫描量热分析(DSC)和透射电镜(TEM)观察相结合的方法,研究了Zr65CU12.5Ni10AI7.5Ag5非晶合金玻璃转变和晶化过程.利用DSC对合金晶化过程实时监控,在加热到不同温度随炉冷却退火后对样品进行TEM分析,观察其不同阶段的微观结构变化,揭示其晶化特征.结果发现:Zr65Cu12.5Ni10Al7.5Ag5急冷合金晶化过程分为3段.初期晶化相为二十面体准晶I相,在I相与非晶基体之间没有明显的成分差异,准晶相相比于非晶基底略富Zr贫Cu;初期二十面体准晶相形核密度高生长迅速,通过消耗非晶相紧密堆积生长:晶化第1阶段结束后仍有残余非晶相存在.     

冷却速率对Sn-3.5Ag合金微观组织及力学性能的影响

研究了不同冷却速率对Sn-3.5Ag合金的微观组织、维氏硬度和力学性能的影响。通过采用空冷、水冷和急冷的方式获得了冷却速率分别为101、103和106 K/s的Sn-3.5Ag合金样品,对样品进行显微分析和力学性能测试后得出冷却速率对β-Sn二次枝晶臂间距和Ag3Sn相的分布有显著影响。随冷却速率的加快,β-Sn晶粒尺寸和二次枝晶臂间距逐渐减小,Ag3Sn晶粒尺寸也逐渐变小、分布更加均匀,样品硬度、力学性能也随冷却速率的增加而提高。研究结果表明,合金微观组织结构和Ag3Sn相的分布规律对合金力学性能有显著的影响,Ag3Sn相在合金中起了弥散强化的作用。     

Effects of quenching rate on amorphous structures of Cu46Zr54 metallic glass

Metallic glass shows some superior properties different from crystalline, but the nature of amorphous structure and structural change during glass transition have not been completely understood yet. Molecular dynamics simulation provides intuitive insight into the microstructure and properties at atomistic level. Before probing into the microstructures of metallic glass with molecular dynamics (MD) simulation, it is important to obtain amorphous state first. In the current work, we reproduce the process of manufacturing metallic glass in laboratory including the melting, equilibrating and quenching procedure with molecular dynamics simulations. The structure changing at melting point and glass transition temperature are investigated with the different cooling processing. The partial radial distribution function (PRDF) is applied as a criterion to judge the final amorphous state obtained considering the quenching at different cooling rates and the effects of cooling rate on the formation of amorphous structures are further discussed.     

Al_(80)Ni_6Y_8Co_4Cu_2 GLASS ALLOYS CONTAINING NANOSCALE PARTICLES BY ISOTHERMAL ANNEALING OR QUENCHING

1. IntroductionPartial nanocrystalline Al-rich glajssy alloys have attracted great attention as a newmaterial because their specific strength are much higher than that of the fully amorphousAl-rich alloys and the conventional crystalline Al-based alloy[1,2]. Kim et al.I2] and Chenet al.13] reported that the values of fracture strength are above 1000MPa for Al-rich alloyswith mixed structure of nanoscale or-Al particles embedded on the amorphous matrix afterpartial crystallization. However,…     

Formation and crystallization of bulk Pd_(82)Si_(18) amorphous alloys

1　INTRODUCTIONMetallicglassisregardedasastatethatisofdis orderunlikecrystalalloyswith periodicatomstruc ture.Soitshowsexcellentcapabilitiesofsoftmag netism ,mechanics ,corrosionresistance ,etc .How ever ,mostofamorphousalloyswereproducedbyus ingrapidsolidificationmethodssuchassplatquench ing ,meltspinning ,andsoon ,withcharacteristiccoolingratesof 10 4 10 6 K/s .Becauseamorphousal loysarepreparedwithsilk ,powderandribbon ,itisgreatlylimitedinengineeringapplication .Recently ,severalbulk…     

Effect of rapid quenching on the microstructure and electrochemical characteristics of La_（0.6）Ce_（0.4）Ni_（3.6）Co_（0.65）Mn_（0.4）Al_（0.2）Ti_（0.05_（FeB）_（0.1） hydrogen storage alloy

In order to improve the cycling stability of AB₅ type alloy electrodes, rapid quenching technology and new alloy composition design were employed. A hydrogen storage alloy with nominal composition La_0.6Ce_0.4Ni_3.6Co_0.65Mn_0.4Al_0.2Ti_0.05(FeB)_0.1 was prepared by vacuum magnetic levitation melting under high purity argon atmosphere, followed by rapid quenching at different cooling rates. XRD results show that all alloys exhibit the single-phase CaCu₅-type structure. Electrochemical tests indicate that rapid quenching can slightly improve the cycling life of the alloy. Nevertheless, the high-rate dischargeability of the quenched alloys is lower than that of the as-cast alloy.     

淬火条件对砂铸A356合金疲劳裂纹扩展速率的影响

在相同固溶和时效条件下，选择3种不同温度的水对砂铸A356合金进行了淬火处理，并对这3种不同淬火态下的合金进行了拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究。结果表明，随淬火介质温度的降低，淬火冷却速率提高，合金的强度增加，塑性下降；当应力比R较低时，淬火条件对合金门槛区的裂纹扩展有明显影响，降低淬火介质温度可以提高合金的疲劳裂纹扩展阻力。此外，不同淬火态合金的疲劳扩展均明显地表现出与应力比R的相关性，这种相关性可以用裂纹闭合来说明。     

Mg含量和冷速对Mg-Cu-Zn-Y非晶复合材料微观结构及腐蚀行为的影响

采用水冷铜模法和水淬法制备得到Mg65+x(Cu0.66Y0.34)30-xZn5(x=5,10,15)非晶及其复合材料。并通过XRD、SEM对材料结构进行表征,研究Mg含量和冷却速度对样品微观结构的影响。结果表明:由水冷铜模法得到的x=5样品为单一非晶,x=10和15样品是由非晶相与Mg固溶体相组成的非晶复合材料。而利用冷速较低的水淬法得到的样品为非晶复合材料,其主要由Mg,Mg2Cu,MgZnY和非晶相组成。通过研究合金在NaCl中性溶液中的腐蚀行为,发现随着Mg含量的增加,样品的耐腐蚀性能有所下降。并且对于同成分的合金,由冷速较快的水冷铜模法得到的样品耐蚀性相对较好。     

钯在一级相变和玻璃转化过程的拓扑结构

用分子动力学法模拟了（ＮＰＴ）系综下金属Ｐｄ的一级相变和玻璃转化的整个过程，考察了不同冷却速度条件下Ｐｄ在相转变过程中的结构变化特征，用Ｖｏｒｏｎｏｉ多面体分析的方法对以上各个过程进行了拓扑分析，得出对应于晶态、液态和非晶态物质的各种特征结构，从原子尺度上解释了一级相变和玻璃转化过程中系统微观结构的变化。     

铸态Al-7Si-0．3Mg合金的连续冷却析出图

采用冷却速率为0．01～3K／s的差示扫描量热法（DSC）和冷却速率更高的淬火膨胀法研究铸态Al-7Si-0．3Mg合金淬火的析出行为。在合金冷却的过程中发生了两种析出反应,高温反应开始于淬火起始温度540℃,低温反应始于400℃左右。3K／s的淬火冷却速率已经显著抑制淬火过程中相的析出。合金T6态的硬度随着淬火速率的增快而增加,这是由合金过饱和固溶度增加而导致的。通过膨胀实验和硬度实验的结果可以估计临界冷却速率大约为60K／s。通过光学显微镜观察淬火态的铸态Al-7Si-0．3Mg合金的显微组织。结果表明：根据淬火冷却速率的不同合金的显微组织由铝一硅共晶组织、铝固溶体枝晶及枝晶间的析出相组成。     

高合金化Al-Zn-Mg-Cu系7049A合金的连续冷却析出图

研究了所有有技术价值的冷却速率范围内7049A铝合金的析出行为。冷却速率从接近平衡冷却时的慢速条件变化到形成完全超饱和固溶体的高速率,跨越了7个数量级（0．0005到5000K／s）。7049A铝合金连续冷却析出行为采用差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）和维氏硬度测量相结合的方法记录。冷却速率在0．0005到4K／s时,对高合金化、高强度和高淬火敏感性的变形铝合金7049A从固溶温度下的淬火析出行为采用传统的DSC方法研究。在此冷却速率范围内,至少观察到了两个放热反应：一个是在很窄的温度区间430～450℃内的高温反应;另外一个是最低到200℃且范围很宽的低温反应。这两个反应的强度随着冷却速率的增高而降低。采用快速差热分析（DFSC）和差分再加热方法（DRM）对合金淬火冷却速率从慢速到数千K／s时的析出行为进行了研究。该合金不析出沉淀相时的临界淬火速率为100～300K／s。     

冲击波淬火条件下凝固的锆基合金

利用二级轻气炮驱动飞片高速撞击产生的高温高压对ZrTiCuNiBe合金试样进行冲击波淬火,制备了Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块金属玻璃。由于冲击波对合金熔体的复杂效应,冲击波淬火制备的试样具有与水淬试样不同的结构、热稳定性和物性参数。与水淬试样相比,冲击波淬火的试样具有较高的玻璃转变温度和晶化温度,较低的密度和较高的声速。冲击波淬火是一种极具前途的大块金属玻璃制备方法。