镁基大块金属玻璃的研究进展及其制备

介绍了镁基大块金属玻璃的发展、合金体系选择依据、制备方法、各种独特性能及其最新研究进展。总结出Mg-TM-Ln合金体系是最具潜力的镁基大块金属玻璃体系。介绍了目前镁基大块金属玻璃的研究重点及其发展趋势。     

合金元素对Mg-TM-RE块体金属玻璃形成能力的影响

在已开发的合金体系中,Mg-TM-RE合金系(TM为过渡元素,RE为稀土元素)为主要合金系。在总结近年来开发的Mg-TM-RE块体金属玻璃的形成体系及其形成能力的基础上,分析和讨论了合金元素TM及RE对Mg基块体金属玻璃形成能力的影响,为进一步研发Mg-TM-RE系金属玻璃提供合金设计思路。     

镁基大块金属玻璃的制备及研究进展

介绍了镁基大块金属玻璃的发展、合金体系选择依据、制备方法、各种独特性能以及最新研究进展.由此总结出Mg-TM-Ln合金体系是最具潜力的镁基大块金属玻璃体系.最后阐明了目前镁基大块金属玻璃的研究重点及发展趋势.     

Nd对Mg基块体金属玻璃的玻璃形成能力的影响

通过熔体铜型浇注方法制备了Mg65Cu25NdxY10-x(x=4,5,7,10)合金,并对它们的玻璃形成能力进行了研究。利用X射线衍射确定合金的结构组成,差示扫描量热计(DSC)分析合金的玻璃转变、晶化和熔化行为。结果表明:在Mg65Cu25NdxY10-x合金中,当x=5时,合金的非晶形成能力最强,玻璃形成的临界厚度大约为4.5mm,同时非晶的过冷液相区ΔTx和约化玻璃转变温度Trg均为最大,分别为54.5K和0.581。当x≥5时,随着Nd含量的增加,金属玻璃的玻璃转变温度Tg降低,过冷液相区ΔTx减小,约化玻璃转变温度Trg也随之相应地变化。     

添加少量Ni元素对Mg-Cu-Gd块体金属玻璃形成能力的影响

采用铜模喷铸法研究了少量添加元素Ni对Mg-Cu-Gd合金的玻璃形成能力的影响。结果表明,Ni的原子分数为2.85%~4.05%的Mg-Cu-Ni-Gd合金形成块体金属玻璃的临界尺寸可达6~8 mm。少量Ni元素会稍降低Mg-Cu-Gd合金的玻璃形成能力,这可主要归因于Ni元素会促进Mg-Cu-Gd非晶形成竞争相Mg2Cu形成以及降低合金液相稳定性。     

Nd对块体Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响

在非真空熔炼条件下采用工业纯原材料和负压铜模吸铸法制备Mg65Cu25Y10-xNdx(x=0,2,4,6,8,10)棒状试样,利用差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)等方法分析Nd对Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响。结果表明:Nd的含量(x)为0,4,6成分的合金试样具有完全非晶态组织,且x=4时具有最大的玻璃形成能力,其约化玻璃转变温度(Trg)为0.592,过冷液相区宽度(ΔTx)高达66 K;当x为2,8,10时,由于合金成分明显偏离共晶成分,玻璃形成能力降低,试样只含有少量非晶,且主要呈晶体组织特征。     

Mg-Cu-Y块体金属玻璃的塑性变形特性

通过对Mg-Cu-Y块体金属玻璃在深过冷液体区间塑性变形特性的研究，探讨了影响其塑性变形的因素及其影响规律。结果表明，加载温度和时间均对其塑性变形有明显的影响，在深过冷液体区间，要达到合适的变形量，加载温度和时间必须适中；Mg-Cu-Y块体金属玻璃在压缩条件下能够发生流变，较好地复制模具表面的显微形貌。同时，在加载条件下，Mg-Cu-Y块体金属玻璃更容易发生晶化。     

非晶态金属的结构与合金的玻璃形成能力

本文提出了一种非晶态金属的微观结构模型—Cluster模型,根据此模型的统计热力学计算导出了一个表征合金玻璃形成能力(GFA)的参量: α_c=[1-2.08/Φ_m]T_g/T_m其中T_g为玻璃转变温度,T_m为熔点,Φ_m为合金的熔化熵,α_c值越大合金越易形成非晶态。这个新的合金GFA判据不但为过去的几种GFA经验判据提供了理论依据,而且比它们更合理,准确     

Mg65Cu25Y10和Mg60Cu30Y10镁基金属玻璃的形成及其热稳定性

通过水淬法制备出Mg65Cu25Y10和Mg60Cu30Y10金属玻璃,采用差热分析DTA和X射线衍射对其玻璃形成能力、热稳定性能进行了研究;利用显微维氏硬度仪测量硬度.结果显示:Mg65Cu25Y10合金比Mg60Cu30Y10合金具有更好的玻璃形成能力,前者的过冷液态区间(△Tx=Tx1-Tg)高出后者7.6 K;经过等温退火后,Mg65Cu25Y10金属玻璃晶化起始温度在433 K～493 K之间,而Mg60Cu30Y10金属玻璃的晶化起始温度在533 K～573 K之间,说明Mg60Cu30Y10金属玻璃的热稳定性高于Mg65Cu25Y10;Mg60Cu30Y10较Mg65Cu25Y10有更高的硬度.     

Mg65Cu25Y10和Mg60Cu30Y10镁基金属玻璃的形成及其热稳定性

通过水淬法制备出Mg65Cu25Y10和Mg60Cu30Y10金属玻璃,采用差热分析DTA和X射线衍射对其玻璃形成能力、热稳定性能进行了研究;利用显微维氏硬度仪测量硬度.结果显示Mg65Cu25Y10合金比Mg60Cu30Y10合金具有更好的玻璃形成能力,前者的过冷液态区间(△Tx=Tx1-Tg)高出后者7.6 K;经过等温退火后,Mg65Cu25Y10金属玻璃晶化起始温度在433 K～493 K之间,而Mg60Cu30Y10金属玻璃的晶化起始温度在533 K～573 K之间,说明Mg60Cu30Y10金属玻璃的热稳定性高于Mg65Cu25Y10;Mg60Cu30Y10较Mg65Cu25Y10有更高的硬度.     

Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Fe大块非晶合金晶化动力学效应

利用非等温差示扫描量热（DSC）分析方法研究了大块Zr41Ti14Cu12.5Ni2Be22.5Fe8非晶合金中的晶化行为,用Kissinger方程计算其经表现激活能,实验表明,在Zr基大块非晶合金中掺下Fe后,其玻璃转变与晶化行为都与加热速率有关,均具有动力学效应,同时,从昌化反应速率常数的角度讨论了非晶形成能力。     

Nb对Zr基块体非晶合金热稳定性、非晶形成能力及机械性能的影响

利用水冷铜模铸造法成功制备了(Zr70Ni10Cu20)90-xNbxAl10(x=0,2,5,7)块体非晶合金,采用XRD,DSC和DTA研究了Nb对该合金体系热稳定性和非晶合金形成能力(GFA)的影响．结果表明,适量Nb的添加可有效提高该合金的GFA和热稳定性．当Nb含量为x=2时,合金具有最宽的过冷液态区(△Tx=119K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx／(Tg T1)=0．435),Nb的适量添加也有利于提高块体非晶合金的强度和塑性应变,其中x=2的块体非晶的抗压强度和断裂应变量分别达到1783MPa和11．1％。     

Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5多孔块体非晶合金的制备

利用NaCl颗粒作为预制型,U形石英管作为坩埚,在双温区加热电炉中通过快速渗流、水淬和盐型滤除方法制备出直径为8．1mm、高为70mm的Zr基多孔块体非晶合金．XRD分析表明,所制备的样品由单一的非晶相组成．SEM观察表明,孔隙之间具有良好的连通性,孔隙直径和孔棱均小于1mm,多孔非晶合金密度为3．63g／cm^2,孔隙率为40．5％．     

高过冷度Zr-Cu-Ni-Al-Hf-Ti块体非晶合金

以Hf和Ti作为替换元素对Zr60Cu20Nil0Al10非晶合金进行了掺杂(替换法)研究．结果表明，掺杂元素含量有一最佳范围，其中，Ti的最佳含量约为2％(原子分数)左右，而Hf的最佳含量为3％．在最佳含量时二者都具有明显的扩大合金过冷温度区间ΔTx的作用．超过最佳掺杂量，会使非晶相变得不稳定，促进某些晶化相的形成，从而降低ΔTx．当采用Hf和Ti两种元素的最佳含量联合掺杂时，稳定非晶相的作用更加明显，并且ΔTx提高的幅度大于两种元素单独掺杂时的效果．ΔTx最大(144℃)的成分为：Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2，该合金Tg＝357℃，Tx＝501℃，Trg＝0．59．     

Glass--Forming Ability and Soft Magnetic Properties of Fe--Co--Nd--Nb—B Amorphous Alloys

Fe67Co10-xNd3B20(x=0,2,4,6,10)非晶合金中,当x=6时可以扩大过冷液相区到87 K,提高非晶合金的热稳定性.γ判据和过冷液相区判据具有相似性,均证实x=6时具有最大的玻璃形成能力.非晶合金具有较好的软磁性能,在低于玻璃转变温度40 K退火40 min,可使软磁性能得到显著改善,最大比饱和磁化强度提高到157.3 A·m2/kg,而矫顽力降低到0.2-1.2 A/m.非晶合金退火后的结构弛豫和超精细磁场的增加导致了软磁性能的提高.     

高能球磨形成具有明显玻璃转变的Ti50Cu20Ni24Si4B2非晶态合金

在高能球磨作用下，名义成分为Ti50Cu20Ni24Si4B2的元素粉末混合物可通过固态反应非晶化。差示扫描量热分析（DSC）表明，球磨获得的非晶相在发生晶化转变之前出现明显的玻璃转变。过冷液态温度区的宽度（ΔTx）可达到57K。非晶态Ti50Cu20Ni24Si4B2合金加热时的转变由一步完成。同时形成立方结构的（Ni,Cu)Ti相和其它未知相。为共晶型转变。随后发生晶化产物的进一步晶粒长大。非晶态Ti50Cu20Ni24Si4B2合金的约化玻璃转变温度（Trg)为0．56。     

铁基块状非晶合金的制备及性能

采用工业材料利用铜模浇注方法制备了直径为1．5mm的Fe60Co8Zr10Mo5W2B15块状非晶合金．利用XRD和DSC对非晶合金铸态结构及热稳定性进行了分析．该合金的玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx、过冷液相区△Tx(Tx-Tg)及约化玻璃转变温度Trg(Tg／Tm)分别为891K，950K，59K和0．62．Moessbauer谱为宽化、非对称的双线谱，表明该合金为顺磁性的非晶合金．该合金在3．5％NaCl溶液和1mol／L HCl溶液中表现出良好的抗腐蚀性能，电化学阻抗谱为单一的容抗弧．而且在3．5％NaCl溶液中测得的极化曲线上存在钝化区．合金硬度为HV1032．     

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。     

Zr基块体金属玻璃的形成和性能

研究了一系列具有很强非晶形成能力（ＧＦＡ）和优异性能的块体金属玻璃（ＢＭＧ）及含有纳米晶的ＢＭＧ的制备过程,结果表明,对掺碳的Ｚｒ／Ｔｉ基ＢＭＧ,当碳含量（原子分数,％,下同）,在１－２时,合金具有很宽的过冷液相区（ＳＬＲ,晶化开始温度Ｔｘ和玻璃转变温度Ｔｇ之间的温区）和较高的约化玻璃转变温度Ｔｒｇ（Ｔｒｇ＝Ｔｇ／Ｔｍ）;当碳含量增至３－８时,合金为含有纳米晶ＺｒＣ的ＢＭＧ基复合材料。加Ｆｅ的Ｚｒ     

SiC颗粒对Zr55Al10Ni5Cu30非晶形成能力和热稳定性的影响

采用铜模铸造方法成功制备了体积分数高达27％的SiC／Zr55All0Ni5Cu30块体非晶复合材料．光学显微镜、X射线衍射和透射电镜分析表明，非晶基体上均匀分布SiC颗粒，SiC颗粒与基体间形成了厚度为10nm的反应层．DSC分析表明，块体非晶复合材料的玻璃转变温度、晶化温度和过冷液相区随SiC体积分数的增加而提高．电子探针分析和计算结果表明，Si原子和部分C原子通过扩散进入基体合金中，从而提高了非晶合金的形成能力和热稳定性．