具有良好室温塑性的ZrCuNiAlNb块体非晶

在脆性的ZrCuNiAl块体合金中添加Nb,获得新型的Zr60.59Cu15.78Ni10.73Al10.75Nb2.15非晶合金。通过XRD、DSC及HRTEM对合金的结构及热力学参数进行测定,并采用静态压缩实验研究其力学性能。结果表明：合金在XRD和DSC精度范围内呈现非晶态特征,但HRTEM结果显示其析出少量1~2 nm的纳米晶。Nb的添加还显著降低了合金的结晶激活能,有利于形变过程中纳米晶的进一步形核。纳米晶的存在增加了剪切带的形核位置,阻碍和钝化剪切带扩展,并诱发剪切带分叉及新剪切带形成,提高了合金的室温塑性。该块体非晶的屈服强度为1850 MPa,平均塑性应变为11.95%,最大塑性应变达到25.37%,最小塑性应变为2.95%,并具有应变硬化现象     

Zr基块体非晶合金的微塑性成形性能

采用自行研制的微成形系统进行热压缩实验,分别研究成形温度、成形时间和冲头速度等对尺寸为d1 mm×1.5 mm的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在过冷液相区微塑性成形性能的影响规律。进一步研究了不同坯料尺寸对Vit.1块体非晶合金在过冷液相区超塑性成形性能的影响程度,结果表明流动应力随坯料尺寸的减小而降低。在此基础上,利用闭式模锻方法成形了分度圆直径为d1 mm的微型齿轮,采用SEM观察成形件的表面形貌,结果表明采用微成形方法可以获得尺寸精度较高的Vit.1块体非晶合金微型齿轮。     

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％。     

钨丝增强ZrAlNiCuSi块体非晶复合材料及其塑性行为

采用渗流铸造法制备出了钨丝增强ZrAlNiCuSi块体非晶复合材料，在压缩条件下复合材料表现出弹性-完全塑性的应力-应变行为，和未复合的大块非晶相比，总应变量提高600%以上，非晶复合材料塑性提高的原因是钨丝阻碍了非晶基体剪切带的滑移，诱发多个剪切带的产生，同时滑移的面积增大的结果，复合材料的破坏方式与钨丝体积分数有关，在体积分数小于40%时一般为剪切破坏，大于60%时为纵向劈裂破坏，介于（40-60）%之间时，在钨丝与界面结合良好的情况下，趋于剪切破坏，否则为劈裂的破坏方式。     

Zr基块体非晶合金在过冷液相区的超塑性流变行为

研究了Zr41.25Ti13.75Ni10Cul2．5Be22.5(原子分数,%)块体非晶合金在玻璃转变终了温度Tg^end附近的4个特征温度点(616,636,656和676K)的等温拉伸行为．结果表明,块体非晶合金的超塑性能与环境温度及拉伸速度紧密相关．在656K,以5mm／min的速度拉伸时,获得了1625％的最大延伸率利用速度突变法测出了636,656及676K时的应力敏感指数分别为0．25,0．65和0．93．利用自由体积模型对块体非晶合金的超塑性流变行为的微观机制进行了分析．     

热膨胀方法研究Zr基块体非晶合金的晶化过程

利用电弧熔炼及铜模快速铸造法制备Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金,通过热膨胀法测试晶化过程,与差示扫描量热法进行对比。通过高分辨电子显微镜观察晶化初期晶核的形成和长大规律。结果表明,热膨胀系数测试块体非晶合金的结构弛豫、玻璃转变、过冷液相区、晶化开始温度和晶化过程中不同晶化峰温度与差示扫描量热法测试结果完全吻合。在高分辨像中观察到近似球形的纳米晶粒和晶格条纹。然而,在高分辨像中很难辨认出晶化初期微小的晶化区域,只有对其进行快速傅里叶变换才能发现微小区域的晶化基本特征。     

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％．     

氢对锆基块体非晶合金形变和开裂的影响

通过充氢和未充氢缺口拉伸试样和三点弯曲试样在SEM下的原位加载,研究了氢对Zr65Al7．5Ni10Cu17．5块体非晶合金形变和开裂过程的影响,结果表明,无论是否有氢,块体非晶的剪切带发展到临界尺寸,剪切裂纹就沿剪切带形核、扩展,它一旦张开就导致快速的断裂,断口边缘观察到的无特征区是剪切带,而不是剪切裂纹断口;剪切断口形貌和拉伸断口形貌没有本质区别,只有当长时间充氢才能形成氢鼓泡,如鼓泡很小或尚未形成,则氢对剪切带以及裂纹的形核、扩展没有明显影响;如存在较大的氢鼓泡,则当剪切带尚未充分发展时微裂纹就形核,导致低应力脆断。     

一种新型Nd基块体非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径2．5mm的Nd61Fe30Zn9块状非晶合金．在普通DSC条件下，没有观察到这种合金的玻璃转变温度，晶化温度为730K，比Nd60Fe30Al10非晶合金的晶化温度低约70K，因此该合金的热稳定性较低．熔化行为分析表明，合金Nd61Fe30Zn9的熔化过程为单峰吸热过程，且熔化区间仅为54K，说明该合金的成分接近合金的共晶成分，但母合金的自然凝固组织不具有共晶凝固特点，表现为粗大的枝晶状组织．讨论了成分和组织对合金非晶形成能力的影响．     

块体非晶合金剪切带的原子力纳米压痕行为

通过原子力显微镜(AFM)纳米压痕实验研究传统纳米压痕实验形成的Fe基非晶合金剪切带区域及未变形区域的变形;结合压痕形貌实时原位观测,探讨块体非晶合金塑性变形局域化的原因.结果表明最大载荷44.6μN下,材料的剪切带、剪切带间和未变形区域的AFM纳米压痕残余面积分别为3274.7、2976.5和2879.2nm2,对应的硬度分别为13.62、14.98和15.49GPa,剪切带区域的硬度值比未变形区域的硬度值降低了约10%,说明塑性变形过程中,过剩自由体积的产生使剪切带结构发生软化.     

Correlations between Shear Bands and Plasticity in Ti-Based Bulk Metallic Glass

The compressive plasticity of Ti40Zr25Ni8Cu9Be18 bulk metallic glass with different specimen aspect ratio was investigated. The specimens with aspect ratios A＞1 exhibit a poor plasticity, contrariwise, showing an excellent plasticity. The maximum elongation before failure is up to about 86%. The difference in the plasticity is a result of shear bands behavior due to the geometrical constraints. The results show a linear increase in the density (spacing) of shear bands with increasing of stress, and the hardness decreases linearly with increasing of plastic strain. The results are consistent with a strain-induced local dilatation, and the free volume in the glass increases after deformation relative to the undeformed glass     

一种高强度铁基非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径为5mm的Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y2(x=1,3)和7mm的Fe46Ni2Cr15Mo14C15B6Y2的块状非晶合金。通过XRD和DSC分析,Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y(x=1,2,3)非晶合金的过冷液相区宽度分别为43.8℃、46.1℃和35.2℃。经力学性能测试,压缩断裂强度分别达到了2997MPa、2881MPa和2850MPa。     

块体非晶合金在低温下的剪切带特征

通过宏观洛氏压痕实验在低温(193K)下对玻璃转变温度和本征脆性具有显著差别的5种典型非晶合金(Mg65Cu25Gd10,La55Al25Cu10Ni5Co5,Pd43Cu27Ni10P20,Zr47.9Ti0.3Ni3.1Cu39.3Al9.4,Fe52Cr15Mo9Er3C15B6)的剪切带特征进行了研究。考查了剪切带间距和数量与归一化温度和材料本征脆性的关联,并根据放射状剪切带的夹角讨论了不同合金的压力敏感系数及其影响因素。     

一种锆基大块非晶在退火后的室温压缩变形(英文)

处于不同弛豫状态的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10大块非晶的热力学参数(Tg,Tx,andΔTx=Tx-Tg)通过差示扫描量热仪(DSC)进行了测量,结果显示处于不同弛豫状态的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10大块非晶的室温塑性与自由体积没有直接的关系。     

非晶合金的相变韧塑化

块体非晶合金因其独特的原子结构而具有许多优异的力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一,但是由于其在变形过程中的室温脆性和应变软化等关键问题,一直制约其大规模工程应用。为解决此问题,块体非晶合金领域的研究者们提出了多种方案,其中利用“相变诱导塑性”概念制备块体非晶合金复合材料来韧塑化非晶合金成为卓有成效的方案之一,通过此方法成功地制备出同时具有拉伸塑性和加工硬化能力的非晶合金复合材料。然而,该类块体非晶合金复合材料要求的形成条件更严格,同时具有更复杂的多相协调变形过程和更独特的性能优化方案。从该类块体非晶合金复合材料的形成、性能特点、韧塑化机理及性能优化等方面进行综述,并对其未来发展进行了简要展望。     

大块非晶合金的复合韧化研究进展

大块非晶合金具有高强度(～2 GPa),大的弹性极限(2%～3%)及良好的耐腐蚀性等优异性能,但室温塑性低限制了大块非晶合金在工程上的实际应用.本文从大块非晶合金变形与断裂的微观机制出发探讨了其室温脆性的本质,并总结了通过在大块非晶合金基体中引入第二相(外加或原位生成)来改善其室温塑性的复合韧化研究进展.     

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。     

块状非晶合金纳米压痕微区形变的研究

对Zr55A110Ni5Cu30块状非晶合金进行了室温纳米压痕实验，利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜揭示了非晶合金的微区形变特征。结果表明：在压痕周围形成离散的剪切带，形变引起了块状非晶合金局部自由体积增加。利用自由体积模型对非晶合金的微区形变机制进行了分析。