稀土元素Gd对Zr基块体非晶合金形成能力的影响

利用铜模铸造制备了一系列含Gd的Zr基块状非晶合金,用X射线衍射和差示扫描量热法研究了稀土元素Gd对Zr基块体非晶合金的形成能力、结构变化、热稳定性的影响。结果表明,Gd的加入增大了Zr基块体非晶合金的平均原子间距,改变了Zr基非晶合金的近程有序区和原子排列。Gd含量从1%增加到10%,ΔTx从50.1K减小到33.9K,即非晶合金的稳定性减弱,但是Gd含量为5%时,约化玻璃转变温度Trg出现了最大值0.7016,显示了非晶合金的形成能力有所提高。     

Zr对Fe基非晶合金的形成能力及热稳定性的影响

利用X射线衍射（XRD）和差热分析（DSC）方法,研究分析了Zr元素对Fe-Al-Ga-P-C-B-Si系合金非晶形成能力和热稳定性的影响.试验结果表明,含少量（≤2.0%,摩尔分数,下同）Zr的合金仍表现为非晶态,Zr含量为1.0%时的XRD图像表明为非晶态,而DSC曲线没有显示出明显的玻璃转变,这是初始晶化相的放热峰掩盖了DSC上的玻璃转变;当Zr含量为0.5%和2.0%时,DSC曲线具有明显的玻璃转变温度Tg和较大的过冷液相区ΔTx,其晶化放热峰位置明显地向高温区域移动,表明具有较大的玻璃形成能力（GFA）和热稳定性.同时,用参数γ验证了合金的热稳定性.     

Sn对ZrTiNiCuAl非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了固溶元素Sn掺杂对Zr52.5Ti5Ni14.6Cu17.9Al10非晶合金玻璃形成能力（GFA）的影响，结果发现，掺杂不同含量的Sn会使玻璃化温度Tg,晶化温度Tx不同程度地向高温移动，但对合金熔化温度Tm温度不大。当Sn的摩尔分数为1．86％时，合金玻璃化温度Tg提高了17℃，晶化温度Tx提高了36℃，从而使△Tx提高了19℃，玻璃化温度与合金熔点温度的比值Trg由0.63提高到0.65分析了Sn元素对Tg,Tx及玻璃形成能力的影响。     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

氢对Zr41.2 Ti13.8 Cu12.5 Ni10 Be22.5 大块非晶合金晶化特性的影响

利用电弧熔炼及铜模快速铸造的方法制备Zr41.2Ti13.8Cu12．5Ni10Be22．5大块非晶合金，通过电解丙三醇和磷酸的电化学法向大块非晶中充入氢。测试了大块非晶态合金中充入氢的含量及体积变化规律，采用XRD，DSC技术研究了氢对大块非晶的晶化特征的影响。结果表明：Zr41．2Ti13．8Cu12．5Ni10Be22．5大块非晶可充入的氢与金属的摩尔比为0．92，体积膨胀3．5％；随着氢含量的增加，玻璃转变温度和晶化温度稍有提高，并使结晶过程不同阶段的放热峰变弱。     

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。     

Sc对Zr基块体非晶合金晶化动力学的影响

以海绵锆为原材料,利用浇包型坩埚电弧炉倾斜铸造法制备Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元块体非晶合金楔形试样,研究活性元素Sc对合金玻璃形成能力及晶化动力学参数的影响。结果表明:Sc的加入可显著增大合金的最大非晶形成厚度,但对合金过冷液相区温度范围所表征的热稳定性影响较小。Sc虽然使合金的晶化激活能降低,但使晶化孕育期时间常数增大,晶化频率因子减小,二者的综合作用使合金晶化孕育期延长,过冷倾向增大,玻璃形成能力提高。     

熔体结构状态对CU40Zr45Al7Ag8大块非晶合金GFA及其晶化的影响

经930℃和1 030℃过热处理后,采用水淬法制备了直径为5 mm的Cu400Zr45Al7Ag8大块非晶合金.利用差示扫描量热仪(DSC)对其晶化行为进行了研究.并通过X射线衍射分析了Cu400Zr45Al7Ag8大块非晶合金在不同温度退火不同时间后的析出相.结果表明,熔体过热处理提高了熔体的玻璃形成能力,且使合金的抗晶化能力/热稳定性增强.     

大块非晶合金的电子束焊接

近年来已能用较低的冷却速度 (1～ 10 0Ｋ/ｓ)直接由熔体制取厚度 10ｍｍ左右的高玻璃形成能力的大块非晶合金。这种大块非晶合金也具有在晶化前很宽的过冷液相区和高变形率超塑性以及在过冷液相状态优良的加工性。在 2 0 0 1年日本熊本大学解决了大块非晶合金材料的焊接问题 ,     

Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5合金凝固过程热力学

利用真空冷壁坩埚感应熔炼及铜模离心铸造的方法制备了大尺寸非晶态Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5材料，采用DTA和DSC分别研究了该合金的凝固特性及非晶态晶化行为。结果表明：Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5合金具有较低的熔点，表现出良好的深共晶特性，在较低的冷却速度下即可制备出大块部分非晶及全部非晶材料。Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5大块非晶材料在339．5℃发生玻璃转变，晶化温度为420℃。     

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。     

Evaluation of glass forming ability of alloys

Key step of exploiting a new type BMG (Bulk Metallic Glass) is quickly judging GFA (Glass Forming Ability) of the alloys. The mole melting heats of BMGs are calculated using the weighted averages principle. The reliability and limitation of Trg criterion for CFA are discussed. The reason why Trg of BMGs is larger than 0.5 is discussed. Two new criteria for GFA, △Hmg and △Gg, are proposed. GFA sequence of BMGs is calculated using the △Hmg criterion, the result agrees with that of A. Inoue and the Rc criterion. Furthermore, as an example, the Rc of the alloys developed by Chuang DONG et al is calculated using the △Hmg and △Gg. The ascending sequence of these alloys calculated with the △Hmg criterion agrees with that of Chuang DONG et al. On the contrary, the result by the △Gg criterion is in contrary with Chuang DONG et al, indicating that the △Hmg criterion is better and more convenient than the △Gg criterion. Calculation showed that the optimum △Hmg iS -15.16 k J/mol.     

块体非晶态合金的成分设计准则及玻璃形成能力的表征

综述了块体非晶态合金的成分设计准则，如：“混乱”原则、Inoue准则、Senkov准则、电子浓度准则及等原子替代法，表征玻璃形成能力的判据，如：约化玻璃转变温度Trg、ac判据、γ判据、过冷液相区△Tx及临界冷却速率Qc，最后简要讨论了目前存在的问题及发展趋势。     

Zr基大块非晶合金的超塑性成形性能

研究了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu125Be22.5大块非晶合金的过冷温度区域范围、时间-温度-转变曲线及其在过冷温度区域的力学行为,并在此基础上,对精密凸轮零件进行了模锻成形实验,分析了不同温度和应变速率对成形结果的影响.结果表明:Zr41.25T13.75Ni10Cu12.5Be22.5大块非晶合金在635.6～710.4 K的过冷区域范围内,其应变速率敏感系数接近1,具有良好的超塑性性能;较理想的超塑性成形温度为653～668 K,应变速率为5.0×10-4～5.0×10-3s-1.在温度为668 K、应变速率为5.0×10-4s-1的工艺条件下,非晶合金的可成形时间大于1000 s,最大流动应力小于70 MPa.     

A Cu-based amorphous alloy with a simultaneous improvement in its glass forming ability and plasticity

An amorphous alloy, Cu₄₃Zr₄₃Al₇Be₇, was synthesized. The alloy showed a large supercooled liquid region (115 °C), a significant glass forming ability (Φ12 mm) and considerable strain to fracture (8–9%), which collectively have not been observed in other Cu-based amorphous alloys. The alloy has a unique microstructure characterized by atomic-scale phase separation, which most likely resulted from the large difference in the mixing enthalpy between the binary pairs. This study discusses a possible mechanism underlying the simultaneous enhancement in the GFA and plasticity by considering the atomic packing state and atomic-scale compositional separation resulting from Al and Be.     

不同GFA锆基非晶的内耗行为

利用内耗法研究了5种不同GFA(非晶形成能力)的锆基非晶(分别为Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)、Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)、Zr_(45)Cu_(45)Ag_5Al_5、Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu1_(7.5)、Zr_(57)Ti_5Al_(10)Cu_(20)Ni_8的力学行为,探索了内耗与GFA之间的关系。内耗温度曲线结果表明,GFA越大,非晶试样所产生的内耗峰值越高,且通过计算过冷液相区的激活能与从内耗的物理意义相联系,提出了一个表征同种体系GFA的新参数—内耗峰峰值。此外根据内耗频率曲线考察了不同GFA的锆基非晶的力学弛豫行为,GFA越大,其在过冷液相区内原子失稳的数量越多,力学弛豫时间越短。     

Formation and mechanical properties of bulk Cu-Ti-Zr-Ni metallic glasses with high glass forming ability

Bulk amorphous Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6 and Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6 alloys with a high glass forming ability can be quenched into single amorphous rods with a diameter of 5 mm, and exhibit a high fracture strength of 2 212 MPa and 2 184 MPa under compressive condition, respectively. The stress—strain curves show nearly 2% elastic strain limit, yet display no appreciable macroscopic plastic deformation prior to the catastrophic fracture due to highly localized shear bands. The present work shows clearly evidence of molten droplets besides well-developed vein patterns typical of bulk metallic glasses on the fracture surface, suggesting that localized melting induced by adiabatic heating may occur during the final failure event.     

Fragility and glass forming ability of Al-Ni-Ce alloy melts

The fragility of Al-Ni-Ce alloy melts with three kinds of different compositions, Al85Ni10Ce5,Al85Ni8Ce7, Al85Ni5Ce10 (mole fraction, %), was studied using oscillating-vessel viscometer and differential scanning calorimetry. Their fragility parameters obtained from experiments and theoretic calculation are: 238, 228 and 335 respectively. The results indicate that these three kinds of Al-Ni-Ce alloy melts are very fragile liquids, which kinetically show strong non-Arrhenius behaviour in the Angell plot, so they have poor glass forming ability (GFA).The alloy melt AI85NiSCe10 has the largest fragility parameter among the three alloy melts. In the preparation of rapidly quenched amorphous ribbons, AI85Ni10Ce5 and AI85Ni8Ce7 can gain amorphous ribbons when the rotate speed of the roller reaches 800r/min, while for Al85Ni5Ce10 it must exceed 1 000r/min.     

添加微量Fe对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响(英文)

通过磁悬浮熔炼和铜模吸铸法制备直径3mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xFex(x=0,1,2,3,4)合金试样,研究Fe元素的微量添加对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响。研究表明,合理添加Fe元素(不超过3%,摩尔分数)导致约化玻璃转变温度Trg(=Tg/Tl)和参数γ(=Tx/(Tg+Tl))增大,因而其非晶形成能力增大,但添加过量的Fe元素(4%)会导致其非晶形成能力的降低。添加Fe元素也会显著地改善Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的压缩塑性及提高其压缩断裂强度,当Fe元素的添加量为2%时,直径3mm、长度6mm的试样在压缩时出现一定的塑性及加工硬化现象。Fe元素添加量为4%形成的金属玻璃基复合材料,同样也显示良好的压缩塑性和高的压缩断裂强度。     

Thermodynamic model for glass forming ability of ternary metallic glass systems

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧｒｅａｔａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｐｒｅｐａｒ ｉｎｇｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃ ｇｌａｓｓ (ＢＭＧ )ｂｙａｌｌｏｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｉｎｃｅ 1990ｓ .Ｚｒ ｂａｓｅｄ[1,2 ] ,Ｔｉ ｂａｓｅｄ[3 ,4 ] ,Ｆｅ ｂａｓｅｄ[5]ａｎｄＰｄ ｂａｓｅｄＢＭＧｓ[6] ｈａｖｅｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｆａｂｒｉ ｃａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｃａｓｔｉｎｇ ,ｓｕｃｋｃａｓｔｉｎｇａｎｄｏｔｈ ｅｒｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓａｔｔｈｅ…