非晶合金的晶化动力学与初生相的内在联系

通过差示扫描量热法(DSC)研究了Zr60Al15Ni25非晶合金的晶化动力学。X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)分析结果表明:Zr60Al15Ni25非晶合金晶化过程中的初生相为复杂三元化合物Al2NiZr6和AlNi4Zr5。非晶合金的有效晶化激活能反映了晶化初生相与非晶相间的结构差异,二者结构差异越大,有效晶化激活能就越高,Zr60Al15Ni25非晶合金的有效晶化激活能高达345 kJ/mol;当合金高温熔体快冷过程中的初生相与非晶合金的晶化初生相一致时,晶化动力学参数能够实际反映合金的玻璃形成能力,相反则不能。     

反复熔炼对Zr基大块非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了反复熔炼对Zr60Al15Ni25和Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金的玻璃形成能力的影响。DSC分析表明，随着熔炼次数的增多，Zr60Al15Ni25非晶合金的玻璃转变温度和晶化开始温度都提高，而Zr60Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金的特征温度基本没有发生变化。Zr60Al15Ni25合金的熔化焓由于反复熔炼而降低，在热力学上有利于非晶相的形成。根据反复熔炼对铸锭凝固组织进而对合金熔体中的短程序的影响，讨论了玻璃形成能力的变化及原子间的结合力对短程序尺寸的影响，分析了2种合金对反复熔炼处理的敏感性的不同。     

初生纳米晶对Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶合金结构稳定性的影响

通过感应熔炼喷铸法制备具有非晶/纳米晶复合结构的块体Ti40Zr25Ni8Cu9Be18合金。在与全非晶结构的Ti40Zr25Ni8Cu9Be18合金进行比较的基础上,研究Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶/纳米晶合金在均匀流变过程中的晶化程度,分析其在连续升温过程中的晶化动力学。结果表明:初始纳米晶的存在不会明显降低非晶/纳米晶合金在过冷液相区流变过程中的结构稳定性;非晶/纳米晶合金的晶化激活能约为233.21 kJ/mol,与非晶合金的晶化激活能大致相同;随着转变分数的增加非晶/纳米晶合金的局部Avrami指数从2变化到0.5,明显低于非晶合金的局部Avrami指数;这表明初始纳米晶并没有明显加速非晶的晶化过程。     

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。     

锆基大块非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射法(XRD)研究了非晶合金Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化动力学情况.结果表明,在恒速升温情况下,随着升温速率的加快,非晶合金的特征温度TgTxTp均向高温区移动,其过冷液相区的宽度也逐渐增加,表明非晶合金的玻璃转变和晶化均具有动力学效应;在等温晶化情况下,利用JMA方程计算出两种合金的Avrami指数和有效激活能,由此得出这两种合金的晶化同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化过程;并且非晶合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的热稳定性要强于Zr65Al10Ni10Cu15,经过分析认为,造成这一现象的主要原因是原子半径较小的Be原子与合金中的其它原子组成紧密的堆垛结构,抑制了合金元素的长程扩散.     

Al对Ti-Zr-Cu-Ni-Be非晶合金热稳定性和力学性能的影响

利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)和室温压缩试验等分析手段,通过替代(Ti40Zr20Cu8Ni9Be18Al5)和掺杂[(Ti40Zr25Cu8Ni9Be18)0.95Al0.05)]两种元素添加方法,研究了5%(摩尔分数)Al元素对Ti40Zr25Cu8Ni9Be18非晶合金铸态组织、热稳定性和力学性能的影响。替代和掺杂的Al元素使直径为3mm的非晶合金棒状试样中分别析出了纳米晶和准晶。Al替代Zr使非晶合金薄带试样的过冷液相区从46K升高到50K,而以掺杂方式添加时却使其降低为31K。替代方式添加的Al元素使非晶合金的压缩断裂强度从1924MPa提高到2121MPa,但塑性应变从3.9%降低到了0.2%;而掺杂方式添加的Al元素使非晶合金强度降低为1475MPa,并呈现零塑性。     

原子有序度对Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金等温晶化过程的影响

通过改变母合金铸锭的重熔次数和熔体冷却速率获得3种具有不同原子有序度的Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金,并采用差示扫描量热仪研究了原子有序度对该合金等温晶化过程的影响。结果表明,在等温晶化条件下,原子有序度的增加使Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金孕育期明显减小;对晶化相的形核和长大机制几乎没有影响,均为形核速率随时间增加的扩散控制的三维长大;使Avrami指数出现一定程度的减小。     

喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为

研究了喷射成形和铜模吸铸法制备的La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为。结果表明,两种工艺制备的非晶合金晶化过程都为三级晶化,晶化的顺序为:非晶→非晶+La→非晶+La+Al3La→非晶+La+Al3La+富Cu和Ni的未知相。结合晶化动力学计算和退火晶化实验结果表明,低温(<503K)时,喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金的热稳定性优于铜模吸铸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金,高温(>553K)时结果相反。     

摩擦焊焊接块体非晶合金Zr65Cu12.5Al7.5Ni15

采用传统摩擦焊焊接方法连接具有良好非晶形成能力的Zr65Cu12.5Al7.5Ni15(at%)块体非晶合金.微区X射线衍射结果显示,整个焊接接头保持了非晶特性,无晶化反应发生.对摩擦焊焊接方法成功连接块体非晶合金Zr65Cu12.5Al7.5Ni15的原因进行了分析.     

摩擦焊焊接块体非晶体合金Zr65Cu12．5Al7．5Ni15

采用传统摩擦焊焊接方法连接具有良好非晶形成能力的Zr65Cu12．5Al7．5Ni15（at％）块体非晶合金。微区X射线衍射结果显示，整个焊接接头保持了非晶特性，无晶化反应发生。对摩擦焊焊接方法成功连接块体非晶合金Zr65Cu12．5Al7．5Ni15的原因进行了分析。     

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.     

Ti和Si在Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5大块金属玻璃中的原子扩散行为

采用二次离子质谱仪(SIMS)研究了Ti和Si原子在Zr55Cu30Al10Ni5大块金属玻璃(BMG)中的扩散行为,发现在玻璃转变温度Tg上下,其扩散系数的温度关系均分别符合同一Arrhenius关系式,表明玻璃转变并未引起扩散机制的变化。而且小原子Si比大原子Ti的扩散系数高约0.5～1个数量级,但其扩散激活能Q却相差不多,这是由于Si原子虽然原子半径较小,但它作为非金属元素与基材中的金属原子结合力较强,从而使得扩散激活能也较大。     

(Cu50Zr50)92Al8块体非晶合金高温塑性变形过程中的晶化行为

采用水冷铜模吸铸法制备直径2mm的(Cu50Zr50)92Al8块体非晶合金。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)对该非晶合金的结构及热力学参数进行表征。利用万能试验机在过冷液相区内对该非晶合金进行压缩变形,研究变形量(20%,60%和80%)对非晶合金显微结构和热稳定性的影响。结果表明,塑性变形使得该非晶合金的热稳定性降低,并导致其部分晶化,其晶化程度取决于合金的变形量的大小,当变形量为80%时,该合金的XRD图谱中出现了明显的晶化峰。晶化相的析出使得变形后的非晶合金的显微硬度有明显提高。     

Microstructure and mechanical properties of metallic glass/metallic glass composites

We report microstructure and mechanical properties of bulk metallic glass (BMG)/metallic glass composites fabricated by mechanical alloying with subsequent consolidation process. The microstructural investigations of a bulk composite reveal that a submicron-scale layered structure with irregular interfaces consists of three amorphous phases in tornado-like morphology. Based on these results, poor plasticity of the metallic glass composite can be understood possibly due to the irregular interfacial morphology of the submicron-scale heterogeneous amorphous phases throughout the materials.     

Formation and evolution of spherocrystals in a NiTiZrAlCuSi amorphous alloy

The microstructure of a NiTiZrAlCuSi bulk metallic glass was investigated by transmission electron microscopy (TEM) attached with energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). TEM results showed that some spherocrystals were embedded in the amorphous matrix, but XRD patterns from the sample did not reveal distinct diffraction peaks from the minor amount of spherocrystals. EDS analyses indicated that the composition of these spherocrystals was similar to that of the metallic glasses matrix. To further study the evolution of these spherocrystals, isothermal crystallization experiment was carried out using differential scanning calorimetry (DSC). DSC curves and XRD patterns reveal the microstructure difference of the sample at different heating times. TEM images record the evolution processes of the metastable spherocrystal and amorphous matrix.     

STRUCTURE AND GLASS FORMING ABILITY(GFA)OF AMORPHOUS ALLOYS

A new microstructure model is developed for amorphous alloys,so called Cluster medel,in which the amorphous phase is thought of composing of randomly distributed orderedclusters of different sizes.Thermodynamic calculation on this model deduces a parameterdescribing the glass forming ability of metallic alloys:α_c=(1-2.08/Φ_m)T_g/T_m,whereT_g is gass transition temperature,T_m is the melting temperature,and Φ_m is entralpychange of melting.It is believed that easy glass forming alloy systems have larger valuesof a_c.This new criterion of GFA not only provides the theoretical background for severalGFA criteria in the literature cited,but also can predict the GFA of many alloy systemsmore reasonably and accurately.     

新型金属材料(一)

探讨了新型金属材料的现状、应用与发展，包括金属间化合物、非晶带和大块金属玻璃合金、纳米晶粒尺度的金属材料及金属基复合材料等，并对其发展远景进行了预测。对传统金属材料的现状也进行了分析讨论，认为金属材料是重要的结构材料和功能材料。全文分两期发表。     

新型金属材料(二)

探讨了新型金属材料的现状、应用与发展，包括金属间化合物、非晶带和大块金属玻璃合金、纳米晶粒尺度的金属材料及金属基复合材料等，并对其发展远景进行了预测。对传统金属材料的现状也进行了分析讨论，认为金属材料是最重要的结构材料和功能材料。全方分两期发表。     

Y元素添加对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响(英文)

研究添加Y元素对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响。结果表明,添加Y元素提高CuZrAl体系的玻璃形成能力,而且由于添加Y元素可以降低该体系的结合能,从而降低其断裂强度。Cu45Zr48Al7块体金属玻璃的断裂表面主要呈脉状,而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃的断裂表面则很平滑。TEM观察表明,Cu45Zr48Al7的微观结构为非晶基体中含有纳米相,然而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃为全非晶结构。     

落管技术与急冷方法制备Cu60Zr40非晶合金晶化行为的比较

本文用X射线衍射和DSC热分析技术研究了由落管技术制备的非晶Cu_(60)Zr_(40)的晶化行为,并且与急冷条带进行了比较,研究结果表明:落管技术制备的Cu—Zr非晶合金与同成分的急冷非晶样品有明显不同的晶化行为,急冷条带样品的晶化析出相为Cu_(10)Zr_7,晶化属于多形型转变,而落管样品的晶化析出相为Cu_(51)Zr_(14)和未知的富Zr相,晶化属于初晶型转变。