ZrCuNiAl块体非晶合金的玻璃形成能力与动力学行为

利用铜模铸造法制备了Zr53Cu187Ni12Al16.3、Zr519Cu23.3Ni105Al14.3和Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金,3种合金形成非晶的最大临界尺寸分别为6 mm、10 mm和14 mm.采用三点压弯式黏度仪、差热分析仪(DTA)研究了上述非晶合金过冷液体的黏度、脆性系数及临界冷却速度对玻璃形成能力的影响.结果表明:在3种合金中,Zr50.7Cu28Ni5Al12.3不仅具有最高的过冷液体黏度,而且具有最低的动力学脆性系数m (51.2)和临界冷却速率Rc(9.8 K/s),这导致该合金具有极强的玻璃形成能力.     

块体非晶(玻璃态)合金功能材料

Fe Co Ga P C B铁基非晶合金的软磁性能〔1〕　近年来发现了一系列铁基的多元非晶合金Fe (Al,Ga) (P ,C ,B ,Ge ,Si)和Fe (Nb ,Mo ,Zr ,W ) B等 ,它们具有很大的过冷液相区 (5 8～ 88K)并能用铜模铸造法生产 2～ 6mm直径的非晶态棒材。但这些大块非晶合金含Fe量都少于 73% (原子 ) ,以致饱和磁化强度不高 (<1 1T)。最近开发了含Fe更高的高饱和磁化强度 (1 3T左右 )块体非晶合金Fe75Ga5P12C4 B4 。为了进一步改善这一合金的性能 ,研究了加Co的效果。研究用的合金是由纯铁、钴、镓和预制合金铁碳、铁磷块、纯硼晶体原料配料在…     

热力学和动力学因素对块体非晶合金玻璃形成能力的影响

从热力学和动力学原理出发,结合经典形核理论,阐述了焓变?Hf、熵变?Sf、Gibbs自由能的差?G、过冷熔体的黏度?和冷却速率等热力学与动力学因素对非晶合金玻璃形成能力的影响,以及这些参数之间的相关性,最后总结了由热力学与动力学因素引出的判断块体非晶合金玻璃形成能力的各种判据     

氢对锆基块状非晶玻璃转变及晶化动力学的影响

利用非等温差热扫描量热分析方法及Kissinger方程，研究了H原子对Zr-Ti-Cu-Ni-Be块状非晶合金玻璃转变和晶化的激活能影响。结果表明，H能够提高玻璃转变温度和晶化温度，增加玻璃转变和晶化激活能；引起晶化不同阶段热焓减少；并且充入H能降低玻璃转变温度和晶化温度对加热速度的依赖程度。     

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。     

稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响

适量的Gd掺杂可提高Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金的玻璃形成能力,当Gd元素掺杂量(原子分数)为1%时,即(Zrs0.7Cu28Ni9Al12.3)99Gd1,柱状非晶合金直径可达16 mm(不掺杂时为14 mm).稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性变形能力.随着Gd含量的增加,其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式,且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

Cu模吸铸法制备Cu-基块体非晶合金

采用磁悬浮熔炼和Cu模吸铸工艺成功制备了圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金，试样表面平滑且具有典型的金属光泽。试验制备的圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金的直径尺寸小于Ф5mm，该成分的块体非晶合金具有较强的非晶形成能力，其玻璃转变温度Tg=723K，晶化温度t=773K，过冷度△T=50K，约化玻璃转变温度Trg=0.753。     

Mg-Cu-Ni-Gd非晶合金结构弛豫及力学性能

采用差示扫描热分析仪(DSC/DTA),X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了Mg-Cu-Ni-Gd系非晶合金的结构弛豫以及力学性能,分析了Ni元素对Mg基非晶合金的结构弛豫和力学性能的影响.结果表明, Mg65Cu25 Gd10非晶合金在305 K下保温180 s发生结构弛豫后,出现约1-2 nm的中程有序畴.采用Ni元素部分取代Cu元素,可提高合金抗结构弛豫能力和力学性能.     

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。     

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。     

Cu-Ti-Fe大块非晶合金铸态组织的研究

通过电弧熔炼-铜模吸铸法制备了直径为4 mm、长度约为80 mm的Cu60Ti(10+x)Fe(30-x)(x=0,20, 25)的合金圆棒,并通过XRD、SEM和金相显微镜对其进行了表征和分析.结果表明,Cu60Ti10Fe30合金试样的铸态组织中含有大量面心立方结构的Cu晶体;而Cu60Ti35Fe5的基体为非晶结构,但同时也含有一定数量且呈树枝状分布的纳米晶;在Cu60Ti30Fe10中含有极少量的颗粒状纳米晶,其铸态组织几乎为完全的非晶结构.     

锆基大块非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射法(XRD)研究了非晶合金Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化动力学情况.结果表明,在恒速升温情况下,随着升温速率的加快,非晶合金的特征温度TgTxTp均向高温区移动,其过冷液相区的宽度也逐渐增加,表明非晶合金的玻璃转变和晶化均具有动力学效应;在等温晶化情况下,利用JMA方程计算出两种合金的Avrami指数和有效激活能,由此得出这两种合金的晶化同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化过程;并且非晶合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的热稳定性要强于Zr65Al10Ni10Cu15,经过分析认为,造成这一现象的主要原因是原子半径较小的Be原子与合金中的其它原子组成紧密的堆垛结构,抑制了合金元素的长程扩散.     

脉冲电流对铜基大块非晶的玻璃转变及晶化行为的影响

采用DSC和XRD等分析方法从动力学角度研究了脉冲电流对Cu基块状非晶合金玻璃转变和晶化的影响。结果表明：Cu50Zr42Al8块状非晶合金经脉冲电流低温处理后,其玻璃转变温度Tg、起始晶化温度Tg和晶化峰温度Tp都有一定程度的降低,但过冷液相区△Ts却基本不变;而在改变时间和频率的情况下,各个参数值的变化不是很明显。脉冲电流对Cu50Zr42Al8块状非晶合金玻璃转变和晶化的影响与脉冲电流处理所导致的结构弛豫有关。     

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.     

NiTiZrAICuSi块体非晶合金等温晶化动力学

利用铜型铸造法制备了Ni42Ti20Zr21．5A18Cu5Si3．5块体非晶合金，采用示差扫描量热计（DSC）对Ni42Ti20Zr21．5A18Cu5Si3．5块体非晶合金的等温晶化动力学进行了研究。利用JMA方程对等温晶化过程进行了分析，结果表明该合金的等温晶化过程始于一维界面控制的形核及长大，等温晶化的主要阶段为Avrami指数大于3．0的三雏形核和长大过程。     

NiTiZrAlCuSi块体非晶合金等温晶化动力学

利用铜型铸造法制备了Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5块体非晶合金,采用示差扫描量热计(DSC)对Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5块体非晶合金的等温晶化动力学进行了研究.利用JMA方程对等温晶化过程进行了分析,结果表明该合金的等温晶化过程始于一维界面控制的形核及长大,等温晶化的主要阶段为Avrami指数大于3.0的三维形核和长大过程.     

熔盐电解制备低成本Ti12LC钛合金的研究

利用覆盖渣技术在非真空条件下成功制备出了直径为3 mm的Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金.采用差示扫描量热法(DSC),将Johnson-Mehl-Avrami理论拓展应用于非晶合金的非等温晶化过程研究.结果表明,Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的连续升温晶化过程Avrami指数及形核率随升温速率的升高而呈下降趋势,同时随晶化过程进行呈先增加后减小的规律.Avrami指数最大值出现在晶化体积分数0.3～0.4之间,在低升温速率下Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金部分晶化过程出现三维形核界面控制长大的形式.     

熔体过热处理对Cu基块状非晶形成能力的影响及块状非晶的DSC研究

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径为3.0mm的Cu50Zr42Al8合金圆棒,研究了熔体过热处理对铜模吸铸法制备块状非晶合金的影响,表明通过熔体过热处理可以提高块状非晶的形成能力,并且存在一个最佳的过热温度。采用DSC技术对铜基成分为Cu50Zr42Al8块状非晶合金进行变温晶化动力学研究,结果表明,随着升温速率的增大,该合金的热稳定性参数和约化玻璃转变温度(Trg)均增大。     

铁基块体非晶合金的空泡腐蚀研究

通过对超声空化作用过程中试样表面物相组成变化和试样失重的实验研究,分析了Fe74Al4Ga2P12B4Si4铁基块体非晶合金的空蚀过程。分别采用处于晶态和非晶态的铁基块体合金,在自来水中进行超声空化实验,确定了材料特性对空蚀过程的影响。结合已有的空泡形成和溃灭理论,初步提出了铁基块体非晶合金的耐空蚀机理。