Zr-Al-Ni-Cu-Nb块体非晶复合材料的制备及热稳定性

采用结构分析和热分析手段研究了Nb对Zr65(Cu0.4Al0.3Ni0.3)35-xNbx(x=0, 3, 5, 6 7) (at%)合金玻璃形成能力和热稳定性的影响,采用铜模吸注法成功制备了非晶基体上均匀分布枝晶相的Zr65(Cu0.4Al0.3Ni0.3)28Nb7块体非晶复合材料.Nb的添加导致合金的过冷液相区间的宽度显著减小,同时,Nb的加入使得合金的原子结构更加无序化,因而合金具有更好的热稳定性.     

Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx块状非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性

用铜模铸造方法制备了不同尺寸的Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx(x=0,1,3,5)块状非晶合金，采用X射线衍射（XRD）、扫描差热分析（DSC）和透射电镜（TEM）分别为Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx块状非晶样品的结构、热稳定性和微观组织进行了研究。结果表明：x=1时，合金具有最高的过冷液相区（高达100K）及最大的热稳定性，而对合金的玻璃形成能力影响不大，这说明用适量的Pd代表Zr55Al10Cu30Ni5合金中的Ni会提高合金的热稳定性；x=3时，合金的热稳定性有所提高，但降低了合金的玻璃形成能力；x=5时，非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力同时降低。     

微量组分Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响

通过对块状非晶（Cu50Zr42Al8）。Nix（x=0，1，2，3，4）进行X射线衍射（XRD）和差分扫描量热（DSC）的测试分析，并利用减重法测试（Cu50ZrAl8）99Ni1和Cu50Zr42Al8非晶合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为，研究添加微量元素Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明：当Ni含量由x=0增加到x=1时，试样均为完全非晶结构，热稳定性增强，但玻璃形成能力有所降低。随着Ni含量的进一步增加，出现了非晶和晶体的复合体。失重测试表明，含微量Ni后Cu基块状非晶的耐腐蚀性能增强。     

锆基大块非晶合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用电化学方法研究了3种锆基大块非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5在1%、3.5%和10%（wt.%）NaCl溶液中的腐蚀行为.极化曲线的测试结果表明,在相同浓度NaCl溶液中Zr60Al15Ni25合金表面形成相对稳定的钝化膜,表现出较好的耐腐蚀能力.元素Cu和Be的添加,降低了合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5和Zr65Al10Ni10Cu15在NaCl溶液中的钝化能力,增加了点蚀的敏感性.失重法研究结果表明3种合金腐蚀速率的大小顺序依次为Zr65Al10Ni10Cu15〉Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5〉Zr60Al15Ni25.利用扫描电镜（SEM）和能量散射X射线谱（EDS）分析了极化后的合金表面,结果表明点蚀孔内部Zr、Al、Ni的选择性溶解和Cu在钝化膜下的富集导致了合金的耐腐蚀性能降低.     

ZrCuAlSi大块非晶合金形成及力学性能

通过铜模铸造法制备(Zr47Cu44Al9)100-xSix(x=0,0.5,1.5,2.5)大块非晶合金.利用差热分析、X射线衍射、显微硬度和室温压缩试验.研究分析添加Si元素对Zr47Cu44Al9合金非晶形成能力、热稳定性及力学性能的影响.结果表明,适量Si的加入能显著提高非晶合金的热稳定性,当Si的加入量为1.5时,合金具有最大的非晶形成能力,其纯非晶试样的临界尺寸由Zr47Cu44Al9的4 mm增大到(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5的6 mm.Si提高非晶形成能力的原因主要是抑制了引起异质形核的CuZr相的形成与析出.力学性能实验显示,显微硬度(Hv)随Si的加入由Zr47Cu44Al9合金的5850MPa增呔到(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5合金的6220 MPa,(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5合金的断裂强度为1862 MPa.     

Zr-Cu-Fe-Al合金的非晶形成能力、热稳定性及组织结构特征

采用铜模铸造法制备了Zr-Cu-Fe-Al非晶合金,利用X射线衍射仪、差热分析仪及高分辨透射电镜,系统研究了Al含量和Cu与Fe摩尔比对Zr59(Cu0.5Fe0.5)33Al8合金的非晶形成能力、热稳定性及组织结构的影响。结果表明,随着Al含量增加,Zr59(Cu0.5Fe0.5)41-xAlx和Zr67-x(Cu0.5Fe0.5)33Alx合金的非晶形成能力均呈现先增加后降低的趋势。对于Zr59(Cu1-xFex)33Al8合金,当Cu与Fe摩尔比在5∶5~8∶2之间时,合金非晶形成能力较好。γ参数及晶化温度研究表明,Zr59(Cu0.7Fe0.3)33Al8合金具有大的非晶形成能力及高的热稳定性。此外,Zr59(Cu0.5Fe0.5)33Al8合金的HRTEM结果表明,由于Cu与Fe混合焓为正,在快速冷却条件下,合金将会发生液-液相分离,形成富Fe和富Cu两液相,之后两液相分别发生玻璃转变,最终形成高数量密度的纳米富Fe非晶粒子分布在富Cu非晶基体上的组织结构。     

(Zr55 Al10 Ni5 Cu30)0.97 Ce0.03非晶合金在含Cl-介质中的腐蚀电化学行为研究

用电化学技术方法研究了Zr55Al10Ni5Cu30和(Zr55Al10Ni5Cu30)0.97Ce0.03非晶合金在含Cl-介质中的腐蚀电化学行为及添加稀土Ce的影响.结果表明:随Cl-浓度增加,两种非晶合金的腐蚀速度加快;添加稀土Ce后提高合金耐蚀性;随极化电位的提高,两种非晶合金在0.05 mol/L Na2SO4及含Cl-介质中均出现钝化特征,维钝电流密度随Cl-浓度增加而减小;Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金的电化学阻抗谱由单容抗弧组成;(Zr55Al10Ni5Cu30)0.97Ce0.03非晶合金的交流阻抗谱在Cl-浓度较低时呈单容抗弧特征,而随Cl-浓度的增加,单容抗弧变为双容抗弧.     

Zr基非晶合金的热稳定性及耐腐蚀性能研究

通过铜模铸造法制备出了具有异质结构的Zr63Ni16.2Cu15.8Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金.利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了两种Zr基块体非晶合金的微观结构和热稳定性,采用动电位极化方法研究了两种Zr基块体非晶合金在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性以及耐腐蚀性能,耐腐蚀性能低的原因可能是由于微观结构的不均匀使其具有更多的界面引起的.     

ZrCuNiAl块体非晶合金的玻璃形成能力与动力学行为

利用铜模铸造法制备了Zr53Cu187Ni12Al16.3、Zr519Cu23.3Ni105Al14.3和Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金,3种合金形成非晶的最大临界尺寸分别为6 mm、10 mm和14 mm.采用三点压弯式黏度仪、差热分析仪(DTA)研究了上述非晶合金过冷液体的黏度、脆性系数及临界冷却速度对玻璃形成能力的影响.结果表明:在3种合金中,Zr50.7Cu28Ni5Al12.3不仅具有最高的过冷液体黏度,而且具有最低的动力学脆性系数m (51.2)和临界冷却速率Rc(9.8 K/s),这导致该合金具有极强的玻璃形成能力.     

电脉冲孕育处理对Zr基块体非晶热稳定性及退火晶化的影响

通过先对Zr55Ni5Al10Cu30合金熔体施加脉冲电流处理,再利用非真空吸铸法制备出Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的方式,研究了电脉冲孕育处理对非晶热稳定性及退火晶化的影响。差分扫描量热(DSC)及X射线衍射(XRD)分析结果表明:经电脉冲孕育处理后Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的玻璃转变温度上升,晶化温度降低,过冷液相区变窄,同时玻璃转变激活能和晶化激活能有所减少。电脉冲孕育处理没有改变Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金退火晶化相演变过程,但提高了非晶退火晶化率。电脉冲孕育处理对Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的晶化起到了促进作用。     

二次急冷淬火成形SAF2507双相不锈钢螺旋桨在SRB+IOB海水中的腐蚀行为

为了研究SAF2507双相不锈钢（SAF2507 DSS）螺旋桨叶片在含硫酸盐还原菌( SRB)和铁氧化菌(IOB)海水中的耐腐蚀性能,提出一种二次急冷淬火成形技术来成形SAF2507 DSS螺旋桨叶片。同时根据螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下析出相的类型和析出规律,研究螺旋桨叶片在含SRB和IOB海水中的腐蚀性能。结果表明,当二次急冷淬火成形温度在700℃时,螺旋桨叶片表面析出少量的χ相;达到850℃时,χ相停止析出并完全转化成σ相,析出的σ相达到最大值;超过850℃时,析出的σ相开始急剧减少,到950℃时仅有少量的σ相析出。螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下,腐蚀电流密度、交流阻抗等电化学性能变化规律与螺旋桨叶片表层χ相和σ相的析出规律、以及χ相和σ相自身的耐腐蚀特征相吻合。二次急冷淬火成形温度在750℃-1050℃之间,螺旋桨叶片的耐腐蚀性能随热成形温度的升高呈增强—降低—增强规律变化,850℃时螺旋桨叶片的耐腐蚀性能最差。螺旋桨叶片二次急冷淬火成形后富Fe的表面特征,在SRB+IOB的作用下,螺旋桨叶片表面钝化膜被破坏,导致耐腐蚀性能降低。     

(Zr0.55Cu0.3Al0.1Ni0.05)98Er2非晶合金制备及其晶化动力学行为

为了研究SAF2507双相不锈钢（SAF2507 DSS）螺旋桨叶片在含硫酸盐还原菌( SRB)和铁氧化菌(IOB)海水中的耐腐蚀性能,提出一种二次急冷淬火成形技术来成形SAF2507 DSS螺旋桨叶片。同时根据螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下析出相的类型和析出规律,研究螺旋桨叶片在含SRB和IOB海水中的腐蚀性能。结果表明,当二次急冷淬火成形温度在700℃时,螺旋桨叶片表面析出少量的χ相;达到850℃时,χ相停止析出并完全转化成σ相,析出的σ相达到最大值;超过850℃时,析出的σ相开始急剧减少,到950℃时仅有少量的σ相析出。螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下,腐蚀电流密度、交流阻抗等电化学性能变化规律与螺旋桨叶片表层χ相和σ相的析出规律、以及χ相和σ相自身的耐腐蚀特征相吻合。二次急冷淬火成形温度在750℃-1050℃之间,螺旋桨叶片的耐腐蚀性能随热成形温度的升高呈增强—降低—增强规律变化,850℃时螺旋桨叶片的耐腐蚀性能最差。螺旋桨叶片二次急冷淬火成形后富Fe的表面特征,在SRB+IOB的作用下,螺旋桨叶片表面钝化膜被破坏,导致耐腐蚀性能降低。     

Cu和Ni对铁基合金玻璃形成能力及热稳定性的影响

利用X射线衍射（XRD）和差热分析（DSC）方法研究了Cu和Ni元素对Fe-（Al，Ga）-（P，C，Si，B）系合金非晶形成能力及热稳定性的影响。结果表明，含有少量Cu（小于2％，摩尔分数）的合金仍保持非晶态。由于Fe-Cu、Cu-Al之间的复杂作用影响了合金玻璃形成能力，使Al／Cu比值成为重要因素。而Ni含量小于4％（摩尔分数）时，则有利于合金的玻璃形成能力的提高和热稳定性的增加。     

Nd对Mg65Cu22Ni3Y10非晶形成能力及热稳定性的影响

利用楔形铜模铸造法成功制备了Mg65Cu22Ni3Y10-xNdx(x=0、2、4、5、6、8)块体非晶合金,采用XRD、DSC研究了Nd对该合金体系热稳定性和非晶形成能力(GFA)的影响。结果表明,当x=2、4时,Nd的添加可有效提高该合金的GFA和热稳定性;当Nd含量为2%(摩尔分数)时,合金具有最高的过冷液相区(ΔTx=61.5K)及最好的热稳定性;当x=5时,尽管过冷液相区(ΔTx=48.5K)最窄,但此时合金具有最强的非晶形成能力(Trg=Tg/Tl=0.568)和临界厚度(δmax=3.8mm);随着Nd的进一步增加(x>5),合金的玻璃形成能力降低。     

Y对Cu基非晶合金形成能力和腐蚀行为的影响

采用铜模吸铸法制备出成分为(Cu50Zr45Al5)100-xYx(x=0,1,2,3,4,5)的合金试样。利用X射线衍射,金相显微镜,差热分析和电化学极化曲线的方法研究了Y对Cu-Zr-Al系非晶合金的结构、玻璃形成能力和腐蚀行为的影响。结果表明,适量Y的添加提高了非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性,当Y含量为2%时合金的过冷液相区宽度为ΔTx=Tx-Tg=64K,约化玻璃转变温度Trg=Tg/T1=0.601,玻璃形成能力γ=Tx/(Tg+T1)=0.409(Tg,Tx,T1分别为非晶合金的玻璃转变温度,晶化开始温度和熔化温度)。非晶合金在3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性随Y含量的增加而降低。     

合金元素对Ti-Ni-Cu系钎料性能的影响

本实验设计一系列不同成分的Ti-Ni-Cu系钎料,研究合金元素B、Si、Zr等对钎料非晶形成能力和性能的影响.结果表明:微量B、Si元素均能显著改善Ti-Ni-Cu系钎料对Si3N4陶瓷的润湿性;在相同试验条件下,添加0.2%B的Ti40Ni15Cu钎料铺展面积最大;不含zr元素的Ti-Ni-Cu系钎料合金的非晶形成能力均很差.本实验设计的Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2两种钎料既具有良好的润湿性,又具有良好的非晶形成能力;与Ti40Zr25Ni15Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的接头相比,Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头的室温强度变化不大,但高温强度有明显提高.     

Amorphous in a Zr-IQC-DQC pseudo-ternary alloy system

A pseudo-ternary alloy system was constructed by combining an icosahedral quasicrystal (IQC), a decagonal quasicrystal(DQC), and Zr into one alloy system. Different proportions of Zr were added to pseudo-binary alloy IQC80DQC20 (mass fraction in %). Structural evolution in these alloys was discussed. An amorphous alloy composition was found in this system and a melt-spinning amorphous alloy was produced in this composition. Through DSC analysis, the amorphous alloy exhibits high glass forming ability comparable to that of the Inoue Zr65Al75Cu17.5Ni10 amorphous alloy.     

异质结构Zr基非晶合金的热稳定性及力学性能

通过铜模铸造法制备了具有异质结构的Zr64.2Ni16.2Cu14.6Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金,利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了其微观结构及热稳定性。结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性。在单轴压缩试验中,两种Zr基块体非晶合金具有大的塑性应变(>25%)和高的屈服强度(>1.6GPa)。低的STZs势能和高的剪切带扩展抗力是异质结构Zr基块体非晶合金塑性提高的主要原因。