Ce基非晶合金制备及室温变形行为的研究

采用铜模吸铸法制备φ2 mm的Ce70Al10Cu20、Ce69Al10Cu20Co1和Ce69Al10Cu20Ag1合金棒材.利用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热法(DSC)和纳米压痕法(Nanoindentation)研究添加元素Ag、Co对Ce基非晶合金形成能力、热稳定性及室温变形行为的影响.结果表明,添加Ag、Co能显著提高Ce基非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性能.Ce70Al10Cu20和Ce69Al10Cu20Ag1合金在高加载速率下出现锯齿流变;而Ce69Al10Cu20Co1合金在实验加载速率下表现为连续塑性变形.此外,三种Ce基非晶合金在压痕保载段均出现明显的蠕变现象且蠕变量随加载速率增加而增大.     

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.     

铜基块体非晶合金纳米压痕研究

本文利用三种不同的纳米压痕模式研究了两种铜基大块金属玻璃Cu₅₉Zr₃₆Ti₅和Cu₆₁Zr₃₄Ti₅。分别采用了加载速率控制模式、载荷控制模式和循环加载模式。当加载速率不超过5mN/S时,试样的杨氏模量随加载速率而变。Cu₅₉Zr₃₆Ti₅和Cu₆₁Zr₃₄Ti₅的弹性模量均随峰值载荷和加载速率的增加而降低。但峰值载荷和加载速率对硬度影响不大。循环加载使Cu₅₉Zr₃₆Ti₅产生轻微加工硬化,而Cu₆₁Zr₃₄Ti₅则不显示这样的结果。而且,Cu₆₁Zr₃₄Ti₅的硬度和模量都明显高于Cu₅₉Zr₃₆Ti₅。     

块体非晶合金绝热升温与锯齿流变机制

对Zr41．2Ti13．8Ni10Cu12．5Be22．5块体非晶合金压缩条件下的力学行为进行了研究,利用应变能理论,以面积比(As／A)为参量,计算出了流变过程中剪切带形成时变形区域的温度,变化规律结果表明：随着变形的增大,弹性应变能增加,形成剪切带时的温度逐渐升高,当剪切带面积比As／A值小于1／4时,升高的温度将达到或超过玻璃转变温度,导致变形区域粘度降低,从而促进剪切带继续扩展并导致最终断裂．此局部温度变化规律揭示了块体非晶合金锯齿流变直至断裂的机制．     

ZrCuNiAl块体非晶合金的低温压缩变形行为

采用Instron 5500万能试验机对Zr55.7Cu23Ni9Al12.3块体非晶合金进行了应变速率为4×10-4 s-1、环境温度为143 K的低温压缩试验,研究了其低温压缩变形行为。结果表明,当测试环境温度从298 K（室温）降低到143 K时,该合金的强度和塑性均呈增加的趋势,且未出现传统晶态材料的冷脆性现象。分析表明,其屈服强度的增加源于低温下剪切带的形核需要更高的载荷,而低温下断口侧面高密度剪切带的形成导致了其塑性的增加。     

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。     

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr软磁块体非晶合金的制备及性能

采用微合金化技术,用铜模铸造法制备Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金。借助于XRD、TEM、DSC、DTA和VSM表征该玻璃合金系的玻璃形成能力和软磁性能;借助动电位极化、宏观压缩试验和纳米压痕技术测试该玻璃合金系的腐蚀和力学性能。结果表明:Cr元素的加入,尽管稍微降低了Fe-Co-B-Si-Nb玻璃合金的形成能力,但却明显改善了它的软磁性能、力学性能和腐蚀性能;用铜模铸造法,可获得最大直径为4mm的玻璃棒;这些块体非晶表现出高饱和磁感应强度(0.81～1.04T)、极低的矫顽力(0.6～1.6A/m)、200～215GPa的杨氏模量、约2%的弹性应变和0.7%的塑性应变,还拥有超高的断裂强度(3840～4043MPa);用深度敏感纳米压痕技术研究了{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96-Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的室温塑性变形;该合金的纳米压痕变形行为与加载速率有关:在0.75～3mN/s加载速率下,发现了显著的锯齿流变;当增大到6mN/s时,锯齿流变逐渐消失。另外,当Cr含量(原子分数%,下同)从x=0增加到x=4时,该块体非晶合金在0.5mol/LNaCl...     

纳米压痕法研究Si对Mg60Cu30Y10非晶合金的影响

利用纳米探针仪研究硅元素对Mg60Cu30Y10非晶合金的载荷-位移曲线和力学性能的影响。结果显示,Mg60Cu30-xY10Six非晶合金载荷-位移曲线上不连续锯齿状台阶对应其剪切带的形成和扩展。随着硅元素含量的增加,相同加载速率下,载荷-位移曲线上的台阶逐渐减少,直至消失。随着加载速率和应变速率的不断增加,非晶合金Mg60Cu30-xY10Six载荷-位移曲线上的锯齿状台阶逐渐消失。非晶合金Mg60Cu30-xY10Six的力学性能不是简单地随着组元的含量、数量等参数的增大而提高     

氢对Zr-Ti-Cu-Ni-Be块体非晶合金纳米晶体形成的影响

采用电弧熔炼及水冷铜模快速冷却的方法，制备Zr41．2Ti13．8Cu12．5Ni10Be22．5块体非晶合金，通过电化学方法对块体非晶合金材料充入氢。利用差热扫描量热分析、Kissinger方程及高分辨电镜，研究了氢对块体非晶合金退火时晶化过程的影响。结果表明：氢提高玻璃转变和晶化激活能，延迟晶核的形成及长大。此外，充氢有利于形成单独晶核的晶粒，使纳米晶粒更细小、分布均匀。     

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。     

大块非晶材料的性能及其应用

介绍大块非晶合金的性能及其应用,简单介绍了熔体水淬法、爆炸焊接法等制备大块非晶合金的技术。     

Zr基非晶合金在过冷液相区静液挤压的变形行为及结构

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内静液挤压的变形行为以及结构变化。结果表明:非晶合金在高应变速率下产生了明显的塑性变形,直径从16 mm变为12 mm,断裂为4段,且样品断口上随机分布着充分发展与未充分发展的脉纹式切变带,由此可看出非晶合金的变形为非牛顿体变形行为;挤压后的样品约有3%的非晶相发生晶化,在非晶基体上析出10~20 nm的纳米晶粒,导致挤压后非晶合金的热稳定性降低;静液挤压高应变速率变形条件使非晶合金产生非均匀流变,是造成非晶合金断裂的主要原因。     

非晶态合金制备方法

对现有的制备非晶的各种方法进行了综述,重点介绍了大块非晶的制备方法,介绍并分析了大块非晶合金成分的选择原则,对非晶制备方法进行了明确的分类,并对它们的优缺点进行了讨论和初步的对比。提出了非晶制备领域存在的问题及发展方向。     

一种铁基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性(英文)

通过纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明,该铁基块体金属玻璃的蠕变变形随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂率函数计算得到了材料室温蠕变应力指数,当加载速率从1mN/s增加到50mN/s时,应力指数从28.1逐渐下降到4.9,显示出显著的压痕加载速率敏感性。最后,基于自由体积理论和剪切转变区理论对该铁基块体金属玻璃的纳米压痕蠕变行为进行了探讨,并对实验结果和分析结果提供了半定量的解释。     

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℃。     

Mg60Cu30Y10块体非晶合金的变温晶化行为

采用示差扫描量热仪(DSC)得到Mg60Cu30Y10块体非晶合金在不同加热速率下的DSC曲线。利用Losocka、Kissinger以及Doyle方法研究了Mg60Cu30Y10块体非晶合金的非等温晶化动力学。结果表明:Mg60Cu30Y10块体非晶合金具有良好的热稳定性。通过Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能(Eg)、晶化激活能(Ex)以及晶化峰值激活能(Ep)分别为160.07 kJ/mol、136.11和145.19 kJ/mol。随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动。局域晶化激活能随着复合材料晶化体积分数的增加先增大后减小。     

Zr基块状非晶合金弛豫状态下的模量测定与有效原子作用势

研究了Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金的低温弛豫过程，测定了块状非晶合金的弹性模量E和热膨胀率α随温度的变化情况，利用14-7型Lennard-Jones势计算出该合金系统的原子平均最近距离r0及平均有效原子作用势深度u0在弛豫过程中的变化趋势。发现Zr基块状非晶合金的低温弛豫过程可分为两个阶段：在低于450K时，以化学短程有序化(CSRO)为主；在高于450K时，以拓扑短程有序化(TSRO)为主。在前一个阶段中，u0变化不大，r0有所减小；在后一个阶段中，u0和r0均增大。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区的静液挤压塑性变形研究

通过Gleeble1500热模拟试验,选择纯铁作为挤压包套材料,然后对非晶合金在390℃、应变速率8.9×10-1s-1的条件下进行了静液挤压。Zr非晶合金产生了塑性变形,但没有发生均匀粘滞性流动,而是断裂成两段。样品断口上随机分布着充分与未充分发展的“脉纹”状切变带,并且断面上出现了类似流动熔体凝固后的特征结构。高应变速率变形条件使非晶合金产生的非均匀流变,以及静液挤压时纯铁先于非晶合金的流动变形是造成非晶合金断裂的主要原因。挤压态非晶合金的过冷液相区减小,热稳定性有所降低。     

Deformation of Zr41Ti14 Cu12. 5Ni10Be22.5 bulk amorphous alloy under isobaric pressure in super-cooled liquid region

The curve of crystallization transition during continuous heating for the Zr41Ti14 Cu12. 5Ni10Be22.5 bulk amorphous alloy was measured by means of dilatation(Fully automatic transformation recording/measuring instrument) and X-ray diffraction(XRD) method. The deformation behavior of the alloy at various heating rates in the supercooled liquid region was studied. The results show that the glass transition temperature of the alloy increases slightly and the supercooled liquid region(SLR) increases significantly with increasing heating rate. The deformation amount under isobaric pressure of 1 N for the alloy in the SLR increases with increasing heating rate. As the heating rate of the alloy increases from 5 to 100℃/rain, the amount of deformation of the alloy increases from 8.3% to 45%     

Zr基非晶合金在过冷液相区的高应变速率压缩变形行为

利用Gleeble1500热模拟机研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内633、653和673K,应变速率分别为2×10-2s-1和2×10-1s-1条件下的单向压缩变形行为.结果表明:在673 K时两种应变速率下,该合金都具有很好的塑性,尤其在2×10-2s-1时流变应力只有74 MPa,非常适于进行超塑性加工.对非晶合金的断口进行了观察,得到柱状非晶合金压缩变形时外观和断口形貌随着变形条件的变化规律.采用自由体积模型对非晶合金的形变和断裂的微观机制进行了分析.