Cu基块体非晶合金的研究进展

综述了国内外最近几年来Cu基大块非晶合金的研究现状,介绍了Cu基大块非晶合金在玻璃形成能力、机械性能、耐腐蚀性能、非晶-纳米晶合金方面的研究成果,最后探讨了Cu基大块非晶合金未来的研究重点.     

Er对ZrCuNiAl非晶合金结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响

以(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xEr_x(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,原子分数,下同)系块体非晶合金为研究对象,通过改变微量元素Er的含量来研究Er对非晶合金的结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响。结果表明:添加Er元素所制备出的试样都是完全非晶结构的合金。随着Er含量的增加,各试样的弹性模量呈现出先增大后减小,压缩塑性应变呈台阶式上升,x=0,x=0.5,x=1试样的塑性应变在4%的范围内波动;x=1.5,x=2,x=2.5试样的塑性应变在11%的范围内波动;x=3试样的塑性应变最高,其值为23.19%,弹性模量为37.76GPa,屈服强度为1604MPa,抗压强度为2068MPa,断裂强度为2060MPa;随着Er含量的增加,锆基非晶合金的热稳定性和非晶形成能力均先减小后增大。     

Ti对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响

四元非晶形成体系中，具有相对较大玻璃形成能力和热稳定性的合金成分点位于该四元成分图的等电子浓度面和等原子尺寸面的交线上。本文以Zr60Al20Ni20非晶合金的电子浓度和原子尺寸为基础，根据等电子浓度和等原子尺寸判据，添加Ti元素，设计了一系列Zr-Ti-Al-Ni四元合金，分析了Ti元素对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响。研究发现，在较低的Ti含量情况下，样品主要由非晶相组成，Ti的加入降低了合金的热稳定性和玻璃形成能力。     

Fe微合金化对Cu-Zr-Al非晶合金塑性变形行为的影响及其机理

用铜模喷铸法制备Cu_(47.8－x)Zr_46.2Al₆Fe_x(x=0, 0.8, 1.2, 1.6)系列合金,研究了Fe微合金化对其非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明：随着微量元素Fe含量的提高合金的玻璃形成能力降低,而其室温塑性变形能力明显提高;随着Fe含量的提高基体中产生了更多的自由体积,且Fe与Cu的正混合焓使基体中成分/自由体积分布的不均匀性提高。这些因素,使高Fe含量的非晶合金具有更高的塑性变形能力。     

高强度Cu基块状非晶合金的最新研究进展

Cu基块状非晶合金是一种新型高性能材料,从合金体系、力学性能、合金过冷液体区域的性能及非晶形成能力几方面对Cu基块状非晶合金的最新研究进展进行了综述,并展望了新型Cu基块状非晶合金的工程应用前景.     

块体镁基非晶合金及其复合材料研究的新进展

介绍了块体镁基非晶合金及其复合材料的最新研究进展,并简要分析和总结了镁基非晶合金在成分选择和玻璃形成能力(GFA)判据上的新成果,最后针对镁基非晶合金本身存在的问题提出了今后的研究方向建议。     

Zr基块体非晶合金玻璃形成能力与压铸成型性能研究

本文分析了熔体温度、铸造压力和化学成分对非晶合金玻璃形成能力(GFA)与压铸成型性能的影响,并探究两种性能的工艺关联。研究发现:随熔体温度升高,Zr基非晶合金GFA先提高后减小,且合金成分不同,熔体化学成分,局域原子团簇特征和合金实际冷却速率就不同,非晶合金GFA与玻璃稳定性也就存在差异。非晶合金的压铸成型能力随熔体温度和铸造压力升高不断提高,但与GFA存在相互限制的作用:当合金GFA较强时,熔体内原子堆垛密实,粘滞系数较高严重阻碍过冷液流动成形,且玻璃稳定性越好压铸成型性能越差;而当熔体温度过高,非晶合金GFA减弱,过冷液粘度降低时,才能快速提高非晶合金的压铸成型性能。因此,选择最佳的合金成分、优化工艺参数有利于非晶精密结构件成型。     

软磁性Co基块体非晶合金的研究进展

Co基非晶合金不仅具有高热稳定、高强度、硬度,还显示出优异的软磁特性如低矫顽力、高磁导率、低铁损、低磁致伸缩系数等,尤其是高频下的导磁率、铁损性能极佳,有着重要的工业应用价值.但相对于软磁性Fe基非晶合金,Co基的合金体系较少、玻璃形成能力(GFA)和饱磁感应强度较低而影响了它们的广泛应用.近年,材料工作者研发出了一系列Co基块体非晶合金体系,并对它们的非晶形成机理、GFA、过冷液态稳定性、结晶化行为、磁性及力学性能等进行了广泛、深入的研究.本文对软磁性Co基块体非晶合金的研究进展进行了简述,并展望了其今后的发展方向.     

重稀土元素添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成和力学性能的调控

稀土元素是改善非晶态合金形成能力和性能的重要添加剂,本文采用铜模吸铸法制备了一系列Cu50-x Zr46Al4REx(RE=Dy,Tb,Gd;x=0,1,2,3,4)非晶态合金,系统地探究了重稀土元素Dy、Tb、Gd添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成能力(GFA)和力学性能的影响.实验结果表明加入重稀土元素Dy、Tb、...     

微量Al添加对铜基大块非晶合金性能的影响

为了进一步提高铜基大块非晶合金的玻璃形成能力及力学性能,采用添加微量Al元素的方法对块体非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6进行了成分优化.热分析与X射线衍射结果显示,随着微量Al的添加,液相线温度从非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6的1150 K逐步降低到Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的1134 K,临界直径相应的从5 mm提高到6 mm.大块非晶Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的压缩断裂强度达到2286 MPa,比经典的铜基非晶合金Cu47Ti34Zr11Ni8提高约100 MPa,表明微量Al的添加在有效提高玻璃形成能力的同时,强度也略有提高.     

Ti-Zr-Be-Cu-Co块体非晶合金在NaCl溶液中的冲刷腐蚀行为

为评价Ti基块体非晶合金的耐蚀性,以期今后在工业生产中的应用,采用失重法研究了Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金及其对应晶体成分在质量分数6%Na Cl溶液中0.2、0.4、0.6 m/s流速下的冲刷腐蚀行为.利用X射线分析(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金及其对应晶体成分的相结构、微观腐蚀形貌,并利用电化学极化试验测试2种合金冲刷腐蚀后的耐蚀性.结果表明:随着流速的增加,2种合金的腐蚀速度均升高,其中非晶合金出现最大腐蚀速度峰值的时间由无冲刷状态的32 h缩短到流速为0.6 m/s下的10 h,Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金腐蚀速度较对应晶体成分小;Ti35Zr30Be2 4Cu7.5Co3.5块体非晶合金较对应晶体成分在质量分数6%NaCl溶液中具有更好的耐蚀性.     

Effects of crystalline particles on mechanical properties of strip-cast Zr-base bulk amorphous alloy

Effects of crystalline phase particles formed in a strip-cast Zr-base bulk amorphous alloy on strength, ductility, and fracture toughness were investigated by directly observing microfracture processes using an in situ loading stage installed inside a scanning electron microscope chamber. The compressive and fracture toughness test results indicated that strength, ductility, and fracture toughness of the strip-cast amorphous alloy were higher than those of the as-cast monolithic amorphous alloy, although the strip-cast alloy contained a considerable amount (4.5 vol.%) of hard, brittle crystalline particles. According to the in situ microfracture observation, crystalline particles were easily cracked under low stress levels, acted as blocking sites of shear band or crack propagation, and provided initiation sites of multiple shear bands. Thus, the improvement of mechanical properties in the strip-cast alloy could be explained by mechanisms of (1) blocking of crack propagation, (2) formation of multiple shear bands, and (3) crack deflection by crystalline particles.     

Synthesis of bulk amorphous alloy and composites by warm rolling process

We report the fabrication of monolithic bulk amorphous Ni₅₉Zr₂₀Ti₁₆Si₂Sn₃ alloy and amorphous Ni₅₉Zr₂₀Ti₁₆Si₂Sn₃ alloy reinforced Cu matrix composite using a combination of RCRF (Repeated Cold Rolling and Folding) and warm rolling processes. Based on the TTT curve established for the amorphous Ni₅₉Zr₂₀Ti₁₆Si₂Sn₃ alloy, the crystallization of the amorphous ribbon is prevented during warm rolling process. The micro-hardness of the amorphous alloy (600±30 Hv) is comparable with those for other Ni-based amorphous alloys.     

大块非晶合金复杂应力状态塑性本构方程

为得到复杂应力状态下大块非晶合金的塑性本构方程,对Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5大块非晶合金进行简单拉伸、压缩和扭转实验,得到相应的一维本构关系,并应用弹塑性力学的相关理论,将一维本构方程延拓到多维应力空间.研究结果表明:该材料符合Mises屈服条件并具有强化特性;利用简单压缩和扭转实验结果可推导出材料在复杂应力状态下的塑性本构方程,且这两个塑性本构方程是一致的.     

原位CuYSi颗粒增强块体镁基非晶合金复合材料的研究

用Mg-4%Si合金、纯Cu、纯Mg、Cu-38%Y合金经普通铜模铸造方法制备了一种原位颗粒增强Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料。运用XRD以及EDS确定其颗粒为CuYSi相,采用SEM-EDS对颗粒的形貌、大小及成分进行了分析,并对Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料的硬度及热稳定性进行了研究。结果表明,原位生成的CuYSi颗粒尺寸细小(10μm左右),形状规整并且均匀分布在非晶合金基体上;与Mg60Cu30Y10块体非晶合金相比,CuYSi颗粒的生成使得非晶合金复合材料的硬度增加102.5HV,ΔTx增加6.1K。     

超声诱导Mg65Cu25Y10块体非晶合金的晶化研究

采用普通铜模浇铸法制备出厚度为3mm的Mg65Cu25Y10块体非晶合金试样,并在室温(22℃)、120和160℃下分别对试样采用频率为20kHz的功率超声处理不同时间2、5和10min使其晶化.超声处理后的试样采用XRD分析其晶化程度;在扫描电子显微镜(SEM)下观察到较小弥散分布的晶体相颗粒和较大羽毛状颗粒.EDS...     

块状非晶态镍磷合金的电化学沉积制备与结构研究

采用电化学沉积方法,在不同的工艺条件下,制备块状非晶态Ni-P合金,并研究了工艺条件和磷含量对块状Ni-P合金结构的影响.结果表明,电化学沉积制备块状非晶态Ni-P合金的方法是可行的,较低的pH值、较高的温度和较低的阴极电流密度更有利于非晶态结构的形成.试验中还发现,磷含量是决定块状Ni-P合金结构的主要因素,随着磷含量的增加,块状Ni-P合金由晶态向非晶态结构转变.     

腐蚀对Fe基软磁材料磁性能的影响

研究了非晶和纳米晶Fe85Zr3.5Nb3.5B7Cu1软磁材料的抗腐蚀的能力以及腐蚀对纳米晶软磁材料性能的影响.非晶材料晶化后抗腐蚀能力降低,主要是由于纳米晶晶界的抗腐蚀性较差的原因.材料腐蚀后将会在其表面形成一层氧化层,从而导致软磁性能的降低,磁谱测量发现,腐蚀后的样品在较大磁场下磁化时具有两个弛豫过程,在低磁下只表现为一个弛豫过程.