Zr-Ti-Cu-Ni-Be大块非晶合金等温晶化过程相分离研究

利用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(at％)大块非晶合金的等温晶化过程和析出相进行了研究。结果表明，大块非晶合金在等温晶化过程中表现出多阶段相析出行为，并且在不同的晶化阶段，析出相也有所不同。在第1个晶化阶段，析出相主要是体心四方(b.c．t)结构的Zr2Cu相；而在晶化的第2个阶段，晶化相主要为简单六方结构的ZrBe2相。从一定程度上证实了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金在发生晶化时会形成富Zr区和富Be区，即有相分离的趋势。XRD测试的结果也证实了非晶合金在发生完全晶化时，主要的晶化产物为Zr2Cu和ZrBe2相。     

Ti-Zr-Ni-Cu非晶系的等电子浓度特征

以准晶成分Ti40Zr40Ni20为基准,在Ti—Zr-Ni-Cu系中设计出电子浓度为1.200和原子尺寸为0．1474nm的系列合金,并用铜模吸铸法制备直径为3mm的合金棒试样．结果表明,Ti12Zr55Ni13Cu20成分附近可形成块体非晶合金,而Ti3Zr60Ni12Cu25和Zr60Ni10Cu30成分点上形成了单一的四方Zr2Cu型非晶相关相．准晶、块体非晶合金和Zr2Cu相是具有相同电子浓度的电子化合物,它们在成分图上表现出鲜明的等电子浓度特征,表明块体非晶合金的等电子浓度判据适用于Ti-Zr-Ni-Cu非晶系．二十面体与截角八面体间的结构关联可作为准晶或非晶合金多型性转变成Zr2Cu相的结构模型．     

合金元素对Zr基大块非晶晶化行为的影响

利用准晶的共轭结构模型构造出了Zr基非晶合金中准晶相的原子结构模型,用递归方法研究了合金元素对非晶晶化过程的影响.结果表明:Zr基非晶合金析出的准晶相存在Zr6Ni,Ni6Zr2种结构,Ni6Zr结构优先析出;合金元素Ag,Pd,Pt,Au固溶于准晶中时,占据Cu,Ni原子的位置,增大近邻原子间的相互作用,这从电子理论角度解释了合金元素Ag,Pd,Pt,Au稳定地促进二十面体准晶(I)相析出的事实.     

Zr基块体非晶在激光点热源作用下的晶化

采用激光脉冲方法,每隔0.4 mm对Zr基块体非晶合金Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4进行单脉冲激光重熔实验,研究不同晶化区域的组织结构和成分变化等.结果表明,单脉冲激光重熔产生晶化主要发生在一次热影响区与二次热影响区.一次热影响晶化区晶粒为尺寸约5μm的针状晶粒和直径0.6～1.5 μm的球状晶粒,晶化相为亚稳相ZrNi和稳态相Zr2Cu、Zr2Al;二次热影响晶化区晶粒为直径约5μm菊花状晶粒,晶化相为稳态相Zr2Al和Zr4Al3;晶化相中Zr原子含量百分比增加,Al、Cu的含量百分比下降,Ni基本不变.结构弛豫现象是引起热影响区的晶化的重要原因.     

激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5复合涂层组织结构

在钛基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金粉末，得到含非晶、纳米晶复合涂层。涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成。涂层按组织形貌分为3层：表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区。金属间化合物为Al2Zr3,Zr2Cu和Zr2Ni，纳米晶为简单四方Al2Zr3相，晶格常数为：a=b=76．18nm，c=69．85nm。     

差热分析实验条件对大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5晶化行为的影响

研究了差热分析实验条件对大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5晶化行为的影响,并结合X射线衍射研究其晶化后的物相.结果表明,大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的晶化分为两个转变过程,第一个转变过程对应的是非晶相的晶化,晶化相为具有Zr2Ni结构的亚稳相和少量的Al.Ni0.3Zr;第二个转变过程对应亚稳相向稳定相Zr2Cu的转变.在差热分析实验中,用Al2O3粉掩埋的样品在900℃以上还出现了第3个放热峰,这是样品与Al2O3粉发生化学反应所引起的,但在冷却过程中未出现两个结晶峰.     

非晶态Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金氧化和晶化过程研究

利用X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）研究了在连续加热条件下非晶态Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金在空气中的氧化和晶化过程。结果表明，在450℃以下，非晶态Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金表面的ZrO2晶粒长大过程服从抛物线规律；当温度超过450℃时，由于非晶基体内部发生晶化过程，阻碍了表面氧化过程的发展，此时ZrO2晶粒大小满足线性规律，并给出了ZrO2晶粒尺寸与温度的函数表达式。非晶态Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金的晶化过程是先形成二十面体相，然后转变为稳定的晶化相。     

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.     

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。     

Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体非晶合金的热稳定性

采用铜模吸铸法制备了Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体非晶合金,并采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线分析(XRD)对其热稳定性进行了系统研究.结果表明,随着加热温度的提高,玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx和峰值温度Tp均向高温区移动,说明该合金的玻璃转变和晶化均为动力学过程.用Kissinger方法计算出玻璃转变激活能(Eg)以及晶化激活能(Ep1和Ep2)分别为438±11、284±8和323±11 kJ/mol.该合金的晶化过程分为纳米晶析出、初生相(ZrAl、ZrCu和Zr2Ni)析出以及稳定相(Zr2Cu、Zr2Ni、ZrCu、ZrAl和一个未知相)析出3个阶段.     

Crystallization of amorphous Zr70Cu30—xNix alloys

X－ray diffraction (XRD)and differential scanning calorimetry(DSC) were employed to investigate the influence of Ni content on the crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix(atom fration in%) alloys,Experimental results show that with the Ni content increasing the activation energies for crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys increase correspondingly,indicating that the thermal stability is greatly improved.All the DSC traces of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys exhibit two exothermic peaks,suggesting that the crystallization process via a double-stage ticles,while the second one corresponds to the precipitaion of nano-scale Zr2Ni phase and crystallization of residual amporphous phase,The mechanism on the crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys was discussed.     

Crystallographic and electrochemical characteristics of melt-spun Ti-Zr-Ni-Cu alloys

Ti44Zr32Ni22Cu2 and Ti41Zr29Ni28Cu2 alloys were prepared by the melt-spinning method. The phase structure was analyzed by X-ray diffraction,and the electrochemical performances of the melt-spun alloys were investigated. The results indicated that the Ti44Zr32Ni22Cu2 alloy was composed of the icosahedral quasicrystals and amorphous phases,and the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy comprised icosahedral quasicrystals,amorphous,and Laves phases. The maximum discharge capacity was 141 mAh/g for the Ti44Zr32Ni22Cu2 alloy and 181 mAh/g for the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy,respectively. The Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy also showed a better high-rate dischargeability and cycling stability. The better electrochemical properties should be ascribed to the high content of Ni,which was beneficial to the electrochemical kinetic properties and made the alloy more resistant to oxidation,as well as to the Laves phase in the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy,which could work as the electro-catalyst and the micro-current collector.     

合金元素掺杂对TiV_(2.1)Ni_(0.4)合金相结构及电化学性能的影响

研究了合金元素掺杂对TiV2.1Ni0.4系列合金的相结构及电化学性能的影响。XRD分析表明,该合金由V基固溶体主相和以网状分布于主相晶界的Ti2Ni第二相和C15型Laves第三相组成。BEI、EDS和电化学测试表明,Zr、Cu合金元素进入第二相晶格而使合金的电化学容量略降,但提高了合金的循环性能;Cr元素由于大部分进入到主相晶格而使合金的电化学循环性能大幅度提高,经40次循环后容量保持率仍达88.4%,但最大放电容量有所降低。     

Development of High Strength Ni–Cu–Zr–Ti–Si–Sn In-Situ Bulk Metallic Glass Composites Reinforced by Hard B2 Phase

In the present study, the influence of atomic ratio of Zr to Ti on the microstructure and mechanical properties of Ni–Cu–Zr–Ti–Si–Sn alloys is investigated. The alloys were designed by fine replacement of Ti for Zr from Ni₃₉Cu₂₀Zr_36?xTi_xSi₂Sn₃. The increase of Ti content enhances glass forming ability of the alloy by suppression of formation of (Ni, Cu)₁₀(Zr, Ti)₇ phase during solidification. With further increasing Ti content up to 24 at.%, the B2 phase is introduced in the amorphous matrix with a small amount of B19′ phase from alloy melt. The bulk metallic glass composite containing B2 phase with a volume fraction of ~ 10 vol% exhibits higher fracture strength (~ 2.5 GPa) than that of monolithic bulk metallic glass (~ 2.3 GPa). This improvement is associated to the individual mechanical characteristics of the B2 phase and amorphous matrix. The B2 phase exhibits higher hardness and modulus than those of amorphous matrix as well as effective stress accommodation up to the higher stress level than the yield strength of amorphous matrix. The large stress accommodation capacity of the hard B2 phase plays an important factor to improve the mechanical properties of in situ Ni-based bulk metallic glass composites.     

Effects of Nb Addition on Glass-Forming Ability，Thermal Stability and Mechanical Properties of Ti-Based Bulk Metallic Glasses

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。     

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

研究了Ni、V、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2 基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响。结果表明 ,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代 ,将引起ZrMn2 基合金相组成的变化。采用Ni取代Mn后 ,ZrMn2 合金的主相结构转变为C15型Laves相 ,表明Ni为C15相稳定元素。对Zr Mn Ni三元合金 ,V为C14相稳定元素 ,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素。取代量较少时 ,Cr为C15相稳定元素 ,取代量增加时 ,C15相稳定作用减弱。Ti元素为C14相稳定元素 ,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相。合金化元素对ZrMn2 合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关     

Cu,Fe元素含量对喷射成形Al_(98-3x)Cu_(2x)Fe_xNi_1Ce_(0.5)Zr_(0.5)合金组织和性能的影响

采用喷射成形技术制备了不同成分的Ａｌ９８ － ３ ｘＣｕ２ ｘＦｅｘＮｉ１Ｃｅ０ ．５Ｚｒ０ ．５（ 摩尔分数, ％ ） 合金快速凝固材料。重点研究了Ｃｕ , Ｆｅ 元素含量对合金微观组织、力学性能以及断裂机制的影响。研究结果表明, ｘ ＜ ２ 时, 可有效避免粗大的Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ 平衡相形成; ｘ ＝ １ ．５ 时, 合金具有较好的综合力学性能,合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和弹性模量分别可达６４３ ＭＰａ ,５５８ ．４ ＭＰａ ,８ ．４ ％ 和８０ ．４ ＧＰａ 。     

Nd对Zr基非晶合金形成能力、热稳定性及耐腐蚀性的影响

利用铜模吸铸法在水冷坩埚中制备了4种(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xNdx(x=0,1,2,3)块体非晶合金。采用XRD和DSC检测了所获合金相组成、非晶形成能力及热稳定性,并采用盐酸溶液浸泡腐蚀试验评价了不同合金的腐蚀速率。结果表明,适量添加Nd可提高Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3非晶合金的形成能力和热稳定性,但非晶合金在2mol/L HCl溶液中的耐蚀性随Nd含量的增加而降低。该结果对进一步改善和提高非晶合金的性能具有重要的参考价值。