Ti对(Zr_(0.55)Al_(0.1)Ni_(0.05)Cu_(0.3))_(100-x)Ti_x块体金属玻璃显微组织、力学及腐蚀性能的影响（英文）

采用铜模吸铸法制备(Zr_(0.55)Al_(0.1)Ni_(0.05)Cu_(0.3))_(100-x)Ti_x合金,利用X射线衍射、扫描电镜、压缩实验及腐蚀测试等手段研究Ti对合金显微组织、力学和腐蚀性能的影响。结果表明,当Ti含量高于4%(摩尔分数)时,合金中出现大量晶化相;而当Ti含量为1%~3%Ti时,合金的压缩应力-应变曲线上出现屈服现象。添加适量的Ti元素能提高合金的强度及韧性。在1 mol/L NaOH溶液中浸泡144 h后,(Zr_(0.55)Al_(0.1)Ni_(0.05)Cu_(0.3))_(100-x)Ti_x合金质量无明显变化,表现出良好的耐腐蚀性能;而在1 mol/L HCl溶液中则会发生腐蚀,但适量的Ti元素添加可显著提高合金在盐酸溶液中的耐腐蚀性能。     

铁元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Cu_(0.46)Zr_(0.44)Al_(0.08)Dy_(0.02))_(100-x)Fe_x(x=0,1,3,5,7)非晶合金,利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(DSC)、透射电镜(TEM)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Fe元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响。结果表明:Fe元素的适量添加有利于改善Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2块体非晶合金的结构,当添加原子分数为1%和3%Fe时,合金为完全非晶结构,并且出现富Fe相和富Cu相两相分离。Fe元素的适量添加有利于提高Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2合金的强度和塑性,当添加3%Fe时,块体非晶合金的抗压强度σ_f和塑性ε_p分别达到1835 MPa和0.5%。     

Cu_(46)Zr_(46)Al_8块体非晶合金的晶化动力学研究

在连续加热和等温加热条件下,对Cu_(46)Zr_(46)Al_8块体非晶合金的晶化动力学行为进行了研究。在连续加热条件下,非晶合金具有与升温速度相关的非常明显的动力学特征。利用Kissinger方程计算得到的晶化激活能Ex和Ep分别为(355±10)kJ/mol和(403±10)kJ/mol。借助Johnson-Mehl-Avrami (JMA)模型,通过求解等温晶化过程的Avrami指数和局部Avrami指数揭示了非晶合金的晶化机制。这一晶化机制在其晶化激活能与晶化体积分数的关系中得到验证。等温晶化动力学研究表明,Cu_(46)Zr_(46)Al_8块体非晶合金在过冷液相区的晶化为初级晶体相的长大和二级晶化相的形核、长大的共同作用机制。     

Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金在HCl溶液中的腐蚀和电化学性能

通过浸泡法、动电位极化法、扫描电镜、能谱分析等研究了Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金试样在不同浓度HCl溶液中的腐蚀和电化学性能。浸泡试验结果表明,非晶合金试样分别在0.01、0.1和1mol/L的HCl溶液中浸泡2 256h以及在2mol/L HCl溶液中浸泡720h后均未发现明显腐蚀,显示良好的耐腐蚀性。随着HCl溶液浓度进一步增加,非晶合金耐腐蚀性变差。在5mol/L HCl溶液中浸泡168h后腐蚀严重。动电位极化测试表明,随着HCl浓度增加,自腐蚀电位逐渐降低,从0.402V(vs.SCE)逐渐降低到-0.245V(vs.SCE),腐蚀电流密度逐渐增大,从5.212×10~(-8 )A/cm~2增加至6.095×10~(-5 )A/cm~2,耐腐蚀性逐渐变差,与浸泡试验结果一致。扫描电镜、能谱分析表明腐蚀产物主要为ZrO_2、Cu_2O等氧化物。     

(Zr_(0.55)Cu_(0.30)Al_(0.10)Ni_(0.05))_(99)Y_1非晶合金的腐蚀行为

通过浸泡法和动电位极化法研究了锆基非晶合金(Zr_(0.55)Cu_(0.30)Al_(0.10)Ni_(0.05))_(99)Y_1的腐蚀行为。试样在3.5%的NaCl溶液中浸泡49h后肉眼观察到点蚀,在1mol/L的H_2SO_4和1mol/L的NaOH溶液中浸泡434.5h后肉眼未观察到明显腐蚀。在3种腐蚀介质中的动电位极化曲线均显示了钝化区,耐腐蚀性较好。在3.5%的NaCl溶液中自腐蚀电位最低,为-0.323V_(SCE),腐蚀电流密度最高,为7.6×10~(-5 )A/cm~2,钝化区范围最窄,为0.438V,耐腐蚀性最差。其次是在1mol/L的NaOH溶液中,在1mol/L的H_2SO_4溶液中耐腐蚀性最好。     

铝含量对(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的热稳定性及其力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)(x=0,1,2,3,5,7(摩尔分数,%))块体非晶合金,采用同步示差扫描量热仪(DSC)、万能试验机和显微硬度计测试各试样的过冷液相区、压缩塑性和显微硬度,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对其微观结构和力学性能的关系进行分析。结果表明:随着Al含量的增加,(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的玻璃转变温度T_g、初始晶化温度T_x均呈现增大的趋势,而过冷液相区ΔT_x先增大后减小,在x=3时达到最大的94 K。合金塑性变形ε_p随着Al含量的增加先增大后减小,在x=3时达到最大值为15.82%;合金屈服强度σ_s和显微硬度HV都呈现增强的趋势,在x=7时取得最大值,分别为1713和4095 MPa。     

Y掺杂对(Cu56Zr44)1-xYx合金非晶形成能力及摩擦学性能的影响

为开发远离Cu_(56)Zr_(44)共晶点的新型非晶合金,探索生物质燃油新能源汽车活塞新材料,采用单辊旋淬法制备了(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x (x=0, 1, 3, 5, 7, 9, at%)试样,表征了试样物相、热力学参数、纳米硬度,测试了试样在乙醇汽油稀释机油润滑下的摩擦学性能。结果表明:(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x试样为完全非晶结构。随着Y含量从1at%增至9at%,(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x非晶试样的ΔT_x和T_(rg)分别从61K降至51K和从0.670降至0.658,但高于Cu_(56)Zr_(44)非晶试样的49K和0.644,即Y掺杂有效地增强了Cu_(56)Zr_(44)-基合金的非晶形成能力(glassformingability,GFA)和热稳定性。随着Y含量从1at%增至9at%,(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x非晶试样纳米硬度从8.83 GPa降至7.33 GPa (但仍高于Cu_(56)Zr_(44)的6.82 GPa),在10和20 N 2种载荷下的摩擦系数和磨损率随之增加(但仍低于Cu_(56)Zr_(44)),即Y掺杂明显地提升了Cu_(56)Zr_(44)-基合金的力学和摩擦学性能,且掺杂1at%Y的试样具有最强的GFA和热稳定性,同时展现出最优的减摩抗磨性能。相同实验条件下,(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x非晶试样的摩擦系数和磨损率均低于ZL109铝合金,2种载荷下磨损率最高降幅分别高达98.62%和97.79%,即(Cu_(56)Zr_(44))_(1-x)Y_x非晶合金在乙醇汽油稀释机油下比ZL109铝合金展现出更优异的减摩抗磨性能,这也为生物质燃油新能源汽车活塞材料的研发提供了一定的理论与实验参考。     

Cu-Zr-Al-Y块体非晶合金复相材料的力学性能

利用铜模喷铸法和等温退火热处理,制备具有不同晶化程度的(Cu_(47)Zr_(45)Al)8)_(98.5)Y_(1.5)块体非晶基复相材料(BMGCs),研究了其显微组织与力学性能的关系。结果表明,随着退火温度增加,(Cu_(47)Zr_(45)Al)8)_(98.5)Y_(1.5)非晶基复相材料的晶化分数(V_f)上升,相转变进程为:非晶→非晶+Cu_(10)Zr_7→非晶+Cu_(10)Zr_7+AlCu_2Zr+Al_2Zr。晶化过程中结晶相的析出强化作用能明显提高合金的显微硬度,760K退火20min后合金最大硬度(HV)可达691。合金断裂强度随退火温度升高先增加后减小。680K等温退火后合金断裂强度达到最高,为1 950MPa。断口SEM显示随着热处理温度提高,非晶基复相材料断裂模式由韧-脆混合断裂模式向解理脆性断裂模式转变。试验结果表明,可以通过控制退火温度、退火时间等参数对Cu基块体非晶基复相材料的力学性能进行调控。     

电阻法和DSC法研究Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金结构变化的对比

采用电阻法和DSC法研究了Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金加热过程中的结构变化,并对两种方法的测量结果进行对比。结果表明:电阻法和DSC法所能探测到的Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金加热过程中结构转变的特征温度吻合度很高;在1 K/min升温速率下,DSC法无法探及热效应微弱的弛豫机制的改变和玻璃转变,而电阻法却能敏锐探测到这些结构的变化;温度测量范围较高的电阻法探测到Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金在更高温度下发生第二阶段晶化。     

Ni元素添加对Zr-Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)非晶合金试样,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电镜(SEM),研究了Ni元素添加对(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)结构及力学性能的影响。结果表明:随Ni添加量的提高,该合金内部原子排列有序度提高,非晶形成能力下降,相分离增强并析出纳米级晶体相;晶体相的析出提高了合金的塑性应变、屈服强度和断裂强度。     

Nb元素对Zr-Cu基非晶合金力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了直径为3mm的(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Al_(0.08)Ag_(0.08))_(100-x)Nb_x(x=0,1,2,4)非晶试样,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、力学性能试验机对合金的相组成、力学性能进行研究。结果表明,随Nb含量的增加,非晶合金的玻璃形成能力不断降低,试样由完全非晶结构变为非晶基体与晶体相的复合结构。此外,试样的塑性先增加后减小,当x=2时试样塑性达到最大值,最大塑性应变为1.025%,并且出现了一定的加工硬化现象。x=4时最大断裂强度为1.723GPa且加工硬化现象最明显。因此,添加适量Nb元素有利于Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8非晶合金室温塑性的提高。     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织及扩散行为

采用等温退火Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的方法获得了粗晶态组织,通过微观组织的转变规律研究了粗晶态与非晶态合金扩散行为之间的关系。试验结果表明:退火后的Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织随着温度的增加,合金的组织越稳定。根据Fick第二定律的薄膜解方程,获得了粗晶态合金扩散系数与温度之间的关系,通过拟合发现满足Arrhenius规则。Ni原子在粗晶合金中扩散的激活能为2.256 e V,该值远大于非晶合金,这一现象主要归因于板条状组织的晶界上原子排列较为规整,晶界所占的比例较少,所以获得的有效扩散系数主要源于原子在晶粒内部的扩散。     

Nb对Zr基非晶合金在NaOH溶液中腐蚀行为的影响

采用真空单辊甩带法制备出(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Nb_x(x=0,2,4)的合金试样。利用X射线衍射、电化学极化曲线和扫描电镜研究了Nb对Zr-Al-Co非晶合金在1 mol/L Na OH溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,在1mol/L Na OH溶液中,Zr-Al-Co-Nb非晶合金的耐腐蚀性能优于Cr18Ni8,且适量添加Nb能提高Zr-Al-Co-Nb非晶合金的耐腐蚀性。     

Ti-Zr基块体非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀研究

采用电化学极化曲线和变温失重法研究了Ti_(35)Zr_(30)Be_(20)Cu_(7.5)Co_(7.5)块体非晶合金分别在0.5、1、2 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并比较了304不锈钢的耐蚀性。极化曲线测试结果表明,Ti_(35)Zr_(30)Be_(20)Cu_(7.5)Co_(7.5)块体非晶合金在0.5、1、2mol/L NaOH溶液中均表现出良好的耐蚀性,阳极极化曲线表现出明显的钝化特征。随着NaOH溶液浓度的增大,极化曲线左移,耐蚀性降低。非晶合金的自腐蚀电位高于不锈钢。在293、313、333K,2mol/L NaOH溶液的不同温度失重腐蚀中,随温度增加,其非晶合金均较不锈钢耐蚀性高。探讨了NaOH溶液浓度变化、温度变化对Ti_(35)Zr_(30)Be_(20)Cu_(7.5)Co_(7.5)块体非晶合金的耐蚀性机理。     

过热处理时间对Zr-Cu基大块非晶合金力学性能的影响

在一定初始温度下经过不同时间的熔体过热处理,利用铜模吸铸法,制备纯非晶合金Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8棒状试样,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热分析仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究过热处理对其力学性能的影响。结果表明,在一定的处理时间范围内,随着处理时间的增长,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金原子排列的混乱度增加,非晶合金的平均自由体积增加,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的变形局域化程度降低,变形能力随之增强,非晶合金的断裂强度和塑性得到了提高。     

微量添加In对铜基块体非晶合金在3.5% NaCl溶液中耐蚀性的影响(英文)

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

Mo含量对Fe_(40)Co_(40)Zr_((10-x))Mo_xB_9Cu_1(x=0,2,4)合金的微观结构,热性能和磁性能的影响

采用单辊快淬法制备Fe_(40)Co_(40)Zr_((10-x))Mo_xB_9Cu_1(x=0,2,4)系非晶合金,并对3种合金进行不同温度热处理。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、差热分析仪(DTA)和振动样品磁强计(VSM)对合金的微观结构、热性能和磁性能进行测试分析。结果表明:Fe_(40)Co_(40)Zr_((10-x))Mo_xB_9Cu_1(x=0,2,4)3种合金第1个晶化峰的激活能随Mo含量的增加而减小,Mo的添加不利于合金的热稳定性。Mo含量的增加抑制了ZrCo_3B_2等化合物的析出,细化了结晶相的晶粒尺寸。Fe_(40)Co_(40)Zr_((10-x))Mo_xB_9Cu_1(x=0,2,4)3种非晶合金的矫顽力Hc均随退火温度的升高而逐渐增大。Mo的添加明显降低了合金的矫顽力。     

Zr基非晶合金在含Cl~-介质中的腐蚀行为

采用真空单辊甩带法制备了(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Y_x(x=0,2,4)的合金试样,利用X射线衍射(XRD)、电化学极化曲线和场发射扫描电镜(SEM)研究了Zr-Al-Co非晶合金在含Cl-介质中的腐蚀行为及添加稀土Y的影响。结果表明,随着Cl-浓度的增加,(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Y_x(x=0,2,4)非晶合金的腐蚀速率加快;且添加适量的Y显著提高了非晶合金的耐腐蚀性。     

铜基非晶合金复合材料在NaCl溶液中的腐蚀行为研究

通过差示扫描量热法,设定升温速率为10 K/min,确定了铜基块体非晶合金Cu_(47.5)Zr_(47.5-x)Al_5Hf_x(x=0,9.5)的玻璃转变温度Tg为712～722 K,晶化温度Tx为747～766 K。结果表明,通过退火处理可获得铜基非晶合金或非晶-纳米晶复合材料。退火温度和退火时间影响组织结构和显微硬度。当退火温度高于Tg时,随着退火温度的升高以及退火时间的延长,显微硬度和结晶度逐渐增加然后趋于平缓。通过浸泡法和动电位极化法研究了铸态试样以及不同条件下退火后试样在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,Cu_(47.5)Zr_(47.5-x)Al_5Hf_x(x=0,9.5)试样在3.5%NaCl溶液中发生点蚀。与铸态试样相比,在623 K (即低于Tg)或773 K(即略高于Tx)退火30 min试样的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度略微增加,耐蚀性变化不大。在923 K (即远高于Tx)退火30 min后试样的自腐蚀电位显著降低,腐蚀电流密度变化不大,耐腐蚀性变差。Hf含量对耐腐蚀性的影响较小。     

Fe_(80)Si_(8.5)B_xP_(9.5-x)Cu_2非晶形成能力与磁性能研究

铁基非晶拥有优异的软磁性能,B元素的加入对非晶合金具有重要意义。结果表明:Fe_(80)Si_(8.5)B_xP_(9.5-x)Cu_2(x=0,1,3,6,8)中随B元素含量的增加,其非晶形成能力增加,热稳定性增加。同时也提高了Fe_(80)Si_(8.5)B_xP_(9.5-x)Cu_2非晶合金的软磁性能,当x=8时,其饱和磁化强度(M_s)达234.94emu/g,磁矫顽力为20.7Oe。