熔体过热处理对铝基合金非晶形成能力的影响

利用熔体粘度测试、X射线衍射分析、高温DSC分析等方法,研究了Al84Mg10Ce6合金的熔体粘度随温度变化的规律,结合薄带的非晶形成能力,分析了合金熔体不同过热温度与其非晶形成能力的相关性.结果表明,Ce元素的加入使得Al84Mg10Ce6熔体产生了结构突变,增强了铝基合金非晶形成能力,Al-Mg系合金非晶形成能力与其熔体温度之间具有相关性,850 ℃熔体通过熔甩工艺制得非晶态薄带.     

非晶合金熔体的原子扩散

非晶合金熔体的扩散是描述非晶合金熔体动力学行为的重要参数,不同于一般的金属熔体,非晶合金熔体的扩散行为具有自己独特的性质,如表现出典型的慢扩散和复杂的温度依赖关系等。由于技术、理论上的原因,目前无论是国内还是国际上,对非晶合金熔体扩散的研究尚处于不成熟的阶段。主要介绍了扩散系数的几种比较可行的测量方法,其中包括最近本课题组在传统长管法和切单元法基础上开发的滑动剪切技术,该技术能够有效消除加热阶段的扩散,是熔体扩散系数测量的方法的一项进步。同时,基于前人的测量技术和理论模型,对非晶合金熔体的扩散研究进行了系统的总结和讨论。目前能较好地描述一般熔体原子扩散的模型：Arrhenius关系、VFT方程、T^n关系、Darken公式及S—E关系,在非晶合金熔体中都表现出很大的局限性。尽管MCT理论能预言熔体原子扩散的动力学行为,且得到了实验证实,但是其自身亦存在一些难以克服的问题。     

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。     

一种预测非晶合金的非晶形成能力新判据

本文提出了一种非晶合金的非晶形成能力(GFA)新判据β',表达式为(Tg/Tx-Tg/T1/η),其中Tg,Tx,T1和η分别为合金的玻璃转变温度、起始晶化温度、液相线温度和常系数.新判据β'的理论基础是非晶形成能力的本质涵义,即GFA不仅表征合金熔体形成非晶的能力,也表征非晶合金在受热条件下的稳定性.采用文献报道的大...     

Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Fe块体非晶合金及非晶基纳米复合材料的形成及其性能

采用水淬法制备出了块状、高强度Ｚｒ－Ｔｉ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｂｅ－Ｆｅ非晶合金,研究了铁原子组元对Ｚｒ－Ｔｉ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｂｅ－Ｆｅ块体非晶形成能力硬度、磁化率及其热稳定性的影响。结果表明,当Ｆｅ含量超过１０％（原子分数）时,在合适的冷却速率下可以区得含有钠米晶凿的非晶基复合材料。     

ZrAlCuNiNb合金的非晶形成能力及性能

用X射线衍射(XRD)与示差扫描量热仪(DSC)研究了添加Nb元素对Zr57Al15-xCu15.4Ni12.6Nbx合金的非晶形成能力的影响以及冷却速率对非晶形成的影响，同时研究了形成的块体非晶合金以及热处理后的压缩性能。结果表明：当Nb的摩尔分数达到5％时(即Zr57Al15-xCu15.4Ni12.6Nbx5)，合金具有最强的非晶形成能力，该块体非晶合金的压缩强度达1705MPa，相对压缩率约为0．104％。热处理后，当非晶合金中出现分离相或晶化析出相时，压缩强度将急剧下降。     

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．     

Mg-Cu-Ni-Nd合金的非晶形成能力及力学性能

对Mg-Ni-Cu-Nd系列合金的非晶形成能力与力学性能进行了研究,发现四元合金Mg62.6Cu10.5Ni14Nd12.9可以形成直径为5mm的非晶合金。经XRD、DSC和SEM研究结果表明,该合金由单一非晶相组成,具有明显且较高的玻璃转变温度Tg(431K),高的晶化初始温度Tx(488K),宽的过冷液相区ΔTx=Tx-Tg(57K),是非晶形成能力和热稳定性较高的合金之一,也是目前所发现的成本最低的大尺寸非晶合金。室温单轴压缩试验表明,Mg62.6Cu10.5Ni14Nd12.9合金的压缩断裂强度较高,为541MPa。     

Zr含量对非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0,0.05,0.1)棒状非晶合金。通过X射线衍射(XRD)、差示扫描热量法(DSC)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究其非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律。结果表明:随着Zr含量的提高,合金的过冷液相区宽度ΔTx减小,热稳定性下降;约化玻璃转变温度Trg和参数γ均随着Zr含量的提高而下降,非晶形成能力下降;在x=0时,断裂强度、塑性应变和抗压强度均达到最大值,分别为1 531 MPa、14.61%和1 838 MPa;而在x=0.1时,塑性应变和抗压强度则分别达到最小值5.06%和1 495 MPa;试样的室温准静态压缩力学性能随Zr含量的增加而下降。     

大块非晶合金的研究进展

综述了大块非晶的形成原理和成分特点,介绍了块状非晶的制造工艺,简要叙述了几类大体积非晶合金的磁性能。     

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.     

Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力及力学性能

利用铜模铸造制备直径为1~4 mm的Mg72-xZn28Cax(x=1~6)合金,采用XRD、DSC、SEM和力学性能试验机分别对合金的非晶形成能力、相组成、断口形貌和力学性能进行研究。结果表明:在x为3、4和5时,Mg72-xZn28Cax合金的非晶形成能力(以直径表示)分别为2、3和2 mm;而当x为1、2和6时,Mg72-xZn28Cax合金的非晶形成能力低于直径为2 mm的;当x为3和5时,直径为2 mm的非晶态合金的屈服强度分别为591 MPa和662 MPa,塑性变形量分别为0.5%和0.2%;直径为3、2和1 mm的Mg68Zn28Ca4非晶合金的屈服强度分别为540、611和610 MPa,塑性变形量分别为0.48%、1.28%和6.2%,Mg68Zn28Ca4非晶合金是目前所报道的塑性变形量最大的镁基非晶合金;单位剪切面上弹性能的减少及其分布均匀性的改善是样品尺寸减小促使塑性应变量提高的主要原因。     

Fe-Co-Ni-Zr-Mo-W-B块体非晶合金的玻璃形成能力与热稳定性

采用铜模铸造法,可以制备出直径为3 mm的非晶圆柱棒.结合差热分析、X射线衍射和透射电镜分析测试结果,从动力学和结构学等方面阐述了Ni元素对Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6,摩尔分数,%)合金系玻璃形成能力和热稳定性的影响.结果表明:Ni元素含量的微量变化可以明显改善Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6)合金系的玻璃形成能力;当Ni含量达到4%时,Fe58Co6Ni4Zr10Mo5W2B15具有最佳的玻璃形成能力,晶化温度(Tx)、玻璃转变温度(Tg)、过冷液相区宽度(△Tx)、玻璃形成能力判据Trg和y分别为887 K、957 K、70 K、0.590 2和0.400 4.     

玻璃形成能力及稳定性三角形判定准则

根据降温过程的玻璃形成能力（GFA）和升温过程的玻璃稳定性（GS）,构建了以伪四特征参数组合为顶点的判定玻璃形成能力和稳定性的三角形（Tri-FAS）,从而推导出判定GFA&GS的准则：G-FAS=T_g/T_l+T_x/T_l+T_x/T_g（T_x为起始结晶温度;T_l为液体温度;T_g为玻璃化转变温度）,并从降温过程非晶化与晶化之间的竞争关系和准则各组成项对准则的均衡贡献两个方面进行了修订：G-FAS_m=T_g/(1.5T_x)+T_x/T_l+T_x/T_g和G-FAS_m′=T_g/T_l+T_x/T_l+(T_x/T_g)^a (a≈1.5±0.2)。讨论了G-FAS与临界冷却速率R_c、G-FAS与T_xg（T_xg反映了玻璃的过冷液区,T_xg=T_x/T_g）的相关性,分别能够反映GFA和GS。通过大量金属玻璃和其他玻璃形成体从GFA和GS两方面对判定准则的有效性进行了评估,结果显示：该判定准则无论是GFA方面还是GS方面,在不同玻璃形成体系中均可靠有效,具有广泛应用性。提出的Tri-FAS和G-FAS判定准则在玻璃的生产和实际应用过程中具有指导作用。     

添加Mn和N对铁基非晶合金形成能力与腐蚀性能的影响

采用工业原料在铜模铸造的条件下制备出了ф3 mm的Fe41Co6Cr15Mo14C15B6Y2Mn1和Fe41Co6Cr15Mo14C15B6Y2N1块状非晶合金圆棒,采用X射线衍射(XRD)仪和盐酸溶液浸泡腐蚀试验分别对合金的非晶形成能力和耐蚀性进行了研究。结果表明,采用工业用料制备的铁基非晶合金中添加N时有更大的非晶形成能力和更优异的耐腐蚀性能。     

(Gd-Tb)AlCo非晶合金的形成能力与低温磁性

经验表明具有某些相似特性的元素共存可以明显提高合金的玻璃形成能力。据此研究了原子尺寸相近的稀土元素Gd-Tb共存的(Gd-Tb)-Al-Co系列合金。利用铜模铸造法对合金的玻璃形成能力进行了研究,并采用X射线衍射和差示扫描量热法分别对合金的结构及热稳定进行了研究。结果表明,Gd-Tb共存的确提高了合金的玻璃形成能力。(Gd-Tb)-Al-Co合金非晶形成临界直径可达5mm,玻璃形成能力最好的成分位于共晶点附近。在低温磁性能研究中(Gd-Tb)-Al-Co非晶合金表现出明显的自旋玻璃态行为。     

In-5％Cu合金的液态结构与粘滞性研究

利用高温液态金属X射线衍射仪研究了In-5％Cu合金熔体的结构。结果表明：随温度由400℃升高到900℃，In-5％Cu合金熔体的平均最近邻原子间距ri总体上呈现出减小的趋势，原子配位数Ns的变化比较复杂，R1和Ns都在600℃左右出现转折，原子团簇出现热收缩现象，其结构在600℃附近出现异常变化。利用回转振动粘度仪对In-5％Cu合金在液相线以上不同温度进行粘度测量的结果表明：随温度升高，In-5％Cu合金熔体的粘度值减小，总体上呈现指数变化规律，在600℃左右发生突变.粘度突变温度与结构突变温度一致。     

Fe-C-Si-B-P-Cr-Mo-Al块体非晶合金的制备与压缩性能

采用工业原料通过水冷铜模铸造法制备了直径为5mm的Fe69C7．0Si3．5B4．8P9．6Cr2．1Mo2．0Al2．0块体非晶态合金,利用DSC,DTA和XRD对该非晶态合金的热稳定性进行了研究,其玻璃转变温度Tg,过冷液相区△Tx（=Tx-Tg）,约化玻璃转变温度Trg（=Tg／T1）和玻璃形成能力参数γ（=Tx／（Tg＋T1））分别为784K,27K,0．601和0．388,该非晶合金的晶化过程分为两个阶段：首先析出α-Fe相,随后Fe3C,Fe2P,FeB,Fe2B相同时析出,压缩性能测试显示该合金的断裂强度为3870MPa,Young’s模量为177GPa,弹性形变为2．1％,塑性形变为0．29％。