Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃热稳定性和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径Ф3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,2,4,6,8,10)合金试样,利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)以及准静态压缩试验方法研究了Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性、力学性能和组织的影响。研究结果表明,添加适量的Nb元素能提高Zr55Cu30Ni5Al10合金的热稳定性和非晶形成能力。当Nb含量为x=8时,合金具有最宽的过冷液相区(ΔTx=86 K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx/(Tg+Tl)=0.416)。对于Zr55Cu30Ni5Al10合金,优化Nb元素掺杂量可以获得最佳的非晶形成能力和热稳定性。Nb的适量添加也有利于提高Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的压缩断裂强度和塑性变形能力,其中x=8时,合金的压缩断裂强度和塑性应变量分别达到1877MPa和1.92%,并具有加工硬化现象。     

高温结构弛豫对非晶复合材料力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了Cu40Zr44Al8Ag8非晶复合材料(BMGCs),在玻璃转变温度(Tg)退火不同时间(5,10,15,20,25,40,60,85min)后,采用单轴压缩实验测试了试样退火前后的力学性能,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和同步差示扫描量热仪(DSC)等手段对退火前后试样的显微结构和断口形貌进行分析。结果发现:所制备铸态试样主要为非晶结构,非晶基体中弥散分布着少量的纳米级及微米级的Al3Zr金属间化合物。随着退火的进行,非晶复合材料中微米级晶体相的尺寸和形貌并不发生变化,这些晶体相是裂纹形成的源泉;但是纳米级晶体相不断增加,最终析出产物相为Al3Zr,Cu10Zr7和Ag3Al相。非晶复合材料中自由体积与析出晶体相共同控制着该BMGCs的力学性能。退火初期,试样的强度和塑性缓慢增长,至退火15 min时达到极值,最高强度达到1.77 GPa,最大塑性应变量达到1.67%;但是继续退火,试样内自由体积大量减少,强度和塑性均迅速下降;其断裂方式也由单一剪切面断裂转变为多剪切面断裂,最后发生脆性劈裂。     

热处理对Cu50Zr42Al8块状非晶力学性能的影响

采用铜模吸铸法成功制备了Cu50Zr42Al8块状非晶,用纳米压痕法研究了铸态和低于玻璃化转变温度(Tg)退火后试样的力学性能,等温退火后试样的塑性增加而硬度和弹性减小。     

微量元素Y、Ag对Cu基非晶合金玻璃形成能力的影响

采用单辊旋淬法制备了Cu50Zr42Al8,Cu46 Zr47-xAl7Yx(x=2,5),Cu43Zr42AlsAg7和Cu43Zr42Al8Ag5 Y2非晶合金薄带,利用X射线衍射和差示扫描量热分析研究了合金样品的玻璃形成能力和热稳定性.结果表明,在Cu50Zr42Al8中添加适量的Ag、Y后使得非晶合金的短程有序结构发生改变.合金Cu46Zr47-xAl7Yx(x=2,5)的过冷液相区宽度ΔTx分别比Cu50 Zr42 Al8增加了19K、30K,约化玻璃转变温度Trg从0.565分别增加到0.579和0.566,参数γ从0.402分别增加到0.418和0.420,说明Y的添加提高了非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力.合金Cu43Zr42 Al8Ag7和Cu43Zr42Al8Ag5Y2与Cu50Zr42Al8相比,约化玻璃转变温度Trg及参数γ均有了明显的提高,达到了0.619、0.416和0.609、0.411,表明Ag的添加、Ag和Y的同时添加均提高了Cu - Zr -Al系非晶合金的玻璃形成能力,但Ag的效果更加显著.     

Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响

用铜模吸铸法制备了(Zr64.8/90Cu14.85/90Ni10.35/90)90+xAl10-x(x=-4,-3,-2,0,2,4,6)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、显微硬度计和扫描电镜(SEM)研究了Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响。结果表明:随着Al含量的减小,合金先是从非晶相为主的非晶/晶体复合材料转变为完全非晶材料,接着转变为以晶体相为主的非晶/晶体复合材料,最后转变为完全晶体材料。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有完全非晶结构的Zr基块体非晶合金。当x=-2时,即合金成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12时,合金为完全非晶结构,该合金的室温压缩塑性应变达到20.6%,应力-应变曲线体现出了"加工硬化"特性,屈服强度σs、极限强度σm和断裂强度σf分别为1740.6,2030.7和1510.5 MPa。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有优良室温压缩塑性的Zr基块体非晶合金。随着Al含量的减小,合金试样的显微硬度的总体趋势为先增大再减小。当x=2时,合金为非晶/晶体复合材料,该合金具有较高的显微硬度HV719.8。     

铜镍合金化及半固态处理工艺对ZrCoAl系非晶合金组织的影响

向以Zr80Co15Al5为基体的非晶合金中添加微量铜和镍,利用铜模吸铸法和半固态处理工艺制备棒状(Zr0.88Cu0.12)95-2x Al5(NiCu)x(x=1.5、2.5、3.5)非晶合金。利用SEM、XRD和光学显微镜(OM)分析研究了半固态处理工艺对非晶合金的微观组织结构、玻璃形成能力及断口形貌的影响。结果表明,在半固态处理工艺基础上对Zr80Co15Al5添加微量铜和镍后有较好的晶体形成能力。     

机械合金化制备Zr_(50)Al_(15)Ni_(10)Cu_(25)非晶合金粉末的非晶化机制

用Zr,Al,Ni和Cu的元素粉末,采用机械合金化的方法在转速为400 r/min、球料质量比20:1的条件下制备具有非晶结构的Zr50Al15 Ni10Cu25粉末,研究其非晶化机制。用X射线衍和扫描电镜分析粉末的结构、晶粒尺寸和形貌。结果表明:在球磨8 h后可使Zr50Al15 Ni10Cu25混合粉末非晶化,晶粒尺寸约80 nm;球磨过程中并没有出现任何过饱和固溶体或者中间合金相,非晶化过程是由于球磨过程中球磨罐和磨球对粉末的不断冲击、剪切、摩擦和挤压,使混合粉末中的晶粒极度细化而直接转变为非晶态颗粒,得到非晶粉末。     

半固态处理对(Cu_(0.7)Fe_(0.3))_(88-x)Al_(12)Zr_x非晶复合材料组织和力学性能的影响

对Cu-Fe非晶合金基复合材料进行了成分设计,研究了半固态处理工艺对(Cu0.7Fe0.3)88-xAl12Zrx组织和力学性能的影响。结果表明,Zr含量增加能够提高(Cu0.7Fe0.3)88-xAl12Zrx的非晶形成能力,x=50时试样为全非晶结构,过热吸铸试样其过冷液相区宽度ΔTx为92.4 K,约化玻璃转变温度Trg和γ参数分别为0.415和0.361,试样具有良好的热稳定性和非晶形成能力,且其断裂强度显著高于复合材料,压缩断裂强度高达1734 MPa。x=10的试样中马氏体相对塑性的提高有一定效果,但是缺乏非晶基体的强度。随着Zr的添加,Fe的比例降低,试样中塑性相消失,析出脆性金属间化合物较多,试样脆性大。半固态处理试样的非晶热稳定性降低,有利于晶体相的析出,且母合金经半固态处理过后试样的组织更加均匀,力学性能得到明显改善。     

形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能

设计了具有形状记忆效应和较强非晶形成能力的(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金,采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法,通过组元调控制备具有组织连续梯度的形状记忆合金/非晶基复合材料,并研究其组织和力学行为。结果表明:B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19'-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相析出在铸态非晶基体上,加载断裂应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。加载时形变诱导相变对非晶基体同时增强增韧,复合材料的综合力学性能优异,以连续屈服和强烈的加工硬化为主要特征,(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20断裂强度高达2464 MPa,塑性应变达到13.6%。复合材料断裂表面存在大量密集均匀的脉络纹,析出相周围形成的多重剪切带和玻璃基体上剪切带,扩展方向分别与加载方向呈90°和45°角。     

锆基大块非晶合金的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了锆基非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15的晶化动力学.结果显示,随着升温速率的加快,这两种非晶合金的特征温度Tg、Tx、Tp均向高温区移动,且过冷液相区逐渐加宽,表明非晶合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.分别采用Kissinger法和Ozawa法计算各非晶合金的激活能,两种方法的计算结果相近.从激活能数据得出,两种锆基非晶合金的热稳定性均较强;与非晶合金Zr60Al15Ni25相比,Zr65Al10Ni10Cu15虽较难形成玻璃化转变和开始晶化,但其晶化一旦开始则随后的过程反而更容易进行.     

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶态合金的制备与性能研究

采用石墨坩埚浇铸法在真空中频感应熔炼炉中制备Zr55Al10Ni5Cu30合金,并对合金进行了金相、X射线衍射和显微硬度的测试,考察原料纯度、过热度及冷却速率对非晶态合金性能的影响。结果表明,采用工业级原料就可以制备出性能良好的非晶态合金,在低的冷却速率下形成的非晶态合金具有相对较高的硬度,适当提高过热度可以减少微晶的形成。     

插套用导电CuSn合金耐腐蚀性能提升研究

用半连续铸造法制备5种合金。通过力学性能测试、盐雾腐蚀失重实验和直观颜色对比,优化出新耐腐蚀插套用导电CuSn合金成分。结果表明,若考虑综合力学性能、电性能、中性盐雾腐蚀失重率、制造成本等因素,合金成分控制范围为(质量分数)：Sn为0.8%～1.2%、Ni为0.8%～1.2%、Al为0.4%～0.6%、Zn为0.5%、Si为0.15%、Zr为0.05%,其余是Cu和不可避免的杂质元素。     

机械合金化制备Zr50Cu40Ai10非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

Influence of crystallization on corrosion resistance of Al86Ni6La6Cu2 amorphous alloy

The influence of crystallization on the corrosion behavior of Al86Ni6La6Cu2 amorphous alloy in 0.01 M NaCl solution was investigated by electrochemical techniques. The Al86Ni6La6Cu2 amorphous alloy was prepared by melt spinning method, and the partially and fully crystallized states were obtained by controlled annealing. The evolution of the crystallization process after annealing was characterized by differential scanning calorimeter （DSC） and X-ray diffraction. The polarization curves revealed that all samples exhibited spontaneous passivation. The fully amorphous Al86Ni6La6Cu2 sample exhibited the best corrosion resistance. Partial and full crystallization resulted in deterioration of corrosion resistance in comparison with that of the as-spun amorphous state.     

激光功率对SLM制备非晶合金成形及晶化的影响

非晶合金以其独特的原子排列和优异的性能引起人们的广泛关注,但由于尺寸、晶化等问题严重限制了实际工程中的应用,激光增材制造技术具有高升温-冷却速率和逐点熔融沉积的特点,为制备非晶合金提供了新思路.本文采用选择性激光熔融成型技术制备Zr50Ti5Cu27Ni10Al8非晶合金.对制备出的样品的成分和组织结构进行了表征.结果...     

大块锆基非晶合金电化学耐腐蚀行为的试验研究

利用电化学极化曲线方法研究了Zr41Ti14Cu12．5Ni5Be22．5Fe5非晶合金及成分相同的晶化合金及纯Zr在硫酸溶液中的腐蚀行为。利用减重法研究了Zr41Ti14Cu12．5Ni5Be22．5Fe5非晶合金及成份相同的晶化合金在浓硫酸溶液中的腐蚀行为。极化曲线测试结果表明，非晶合金及成分相同的晶化合金与纯金属Zr有很大差异：非晶合金过钝化电位最高，钝化区最长，而纯金属Zr过钝化电位最低；钝化区也最短。减重试验表明，非晶合金的腐蚀速率是成分相同晶化合金的1/4。以上结果表明非晶合金拥有优良的耐腐蚀性能。     

Preparation and Mechanical Properties of Misch Metal Based Bulk Metallic Glasses

Bulk metallic glasses(BMGs)have been devel-oped in many alloy systems during past decade.Among these systems,rare-earth(RE)metal-basedBMGs are ones of those found earliest and with betterglass forming ability(GFA).For example,La-basedBMGs were the first a…     

Effect of Barothermal Treatment on the Structure and the Mechanical Properties of a High-Strength Eutectic Al–Zn–Mg–Cu–Ni Aluminum Alloy

The effect of barothermal treatment by hot isostatic pressing (HIP) on the structure and the properties of castings of a promising high-strength cast aluminum alloy, namely, nikalin ATs6N4 based on the Al?Zn–Mg–Cu–Ni system, has been studied using two barothermal treatment regimes different in isothermal holding temperature. It is shown that the casting porosity substantially decreases after barothermal treatment; eutectic phase Al3Ni particles are additionally refined during exposure to the barothermal treatment temperature: the higher the HIP temperature, the more substantial the refinement. The improvement of the casting structure after HIP increases their mechanical properties. It is found, in particular, that the plasticity of the alloy in the state of the maximum hardening increases by a factor of more than 8 as compared to the initial state (from 0.82 to 6.9%).