内生枝晶增塑锆基块体金属玻璃复合材料

利用熔体水淬法制备了内生bcc β-Zr固溶体增塑的Zr56．2Ti13.8Nb5．0Cu6．9Ni5．6Be12．5块体金属玻璃基体复合材料．β相呈发达的树枝状,体积分数约为30％．室温单轴压缩时,复合材料失效前的纯塑性应变达到10．2％,并具有2．0％的弹性应变极限和1788MPa的极限断裂强度．显微观察表明,压缩变形后的试样表面均匀分布着大量波浪形剪切带．     

金属玻璃纳米晶化机制研究进展

金属玻璃是一类具有结构和功能应用前景的新型金属材料,是目前物理和材料学科最为活跃的研究领域之一。由于处于热力学亚稳态,金属玻璃在合适的外界条件下会自发地向相应的晶态相发生转变,导致晶化事件的发生。研究金属玻璃的纳米晶化不仅有重要的科学意义,同时也可对金属玻璃的应用提供理论指导。简要介绍了目前几种代表性的金属玻璃纳米晶化微观机制：经典形核理论、基于耦合通量模型的形核机制、基于相分离的纳米晶形核长大机制、有序原子集团沉积机制、非经典形核理论、大过冷度条件下纳米晶化的微观机制等,同时结合作者课题组近年来在这方面的研究进展,对各种机制进行了评述,最后对未来金属玻璃纳米晶化机制研究中需要重视的几个问题进行了简单展望。     

四元锆基块体金属玻璃

在最近十几年来开发了为数众多的新型多元块体非晶合金，这些合金都具有低的临界冷却速度（～10K／s）和直径大至70mm左右的完全非晶态棒材。新近开发的Zr56Cu22Fe8Al12四元锆基合金具有很好的玻璃形成能力和压缩变形塑性，是一种很有发展前景的非晶态合金，因此日本国立材料科学研究所新近进一步研究了这一非晶态合金的改良效果，通过添加微餐Co和Ag对其性能的影响。研究用的合金是采用高纯度金属锆、铜、银、钴、铁和铝配成的原料，     

Zr52.5Ni14.6Al10Cu17.9Ti5块体玻璃合金等温晶化与结构转变

对采用射流成形方法制备了Ｚｒ５２．５Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｃｕ１７．９Ｔｉ５块体玻璃合金进行等温退火,利用Ｘ射线衍射和ＳＥＭ及ＴＥＭ分析了块状玻璃态合金等温晶化时相转变及组织转变。     

块体纳米晶材料制备的研究进展

综述了国内外块体纳米晶材料的制备技术进展及存在的问题，指出了非晶晶化法和深过冷晶化法是两类潜在的块体纳米晶材料制备技术，并对今后的研究及发展前景进行了展望。     

Mg-Cu-Y块体金属玻璃的塑性变形特性

通过对Mg-Cu-Y块体金属玻璃在深过冷液体区间塑性变形特性的研究，探讨了影响其塑性变形的因素及其影响规律。结果表明，加载温度和时间均对其塑性变形有明显的影响，在深过冷液体区间，要达到合适的变形量，加载温度和时间必须适中；Mg-Cu-Y块体金属玻璃在压缩条件下能够发生流变，较好地复制模具表面的显微形貌。同时，在加载条件下，Mg-Cu-Y块体金属玻璃更容易发生晶化。     

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。     

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。     

微量元素对铜基块体金属玻璃形成能力的影响

研究微量元素的种类与添加量对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力的影响。X射线衍射仪和差示扫描量热仪的研究表明,添加2at%的Ag、Ti、Y或Nd都可以提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力;6at%的Ag替代Cu,金属玻璃棒的临界直径可从2mm增加到4mm;而复合添加2at%的Ag和Y也可以明显提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力。所以,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围可显著提高铜基块体金属玻璃的形成能力。     

Zr基块体金属玻璃的形成和性能

研究了一系列具有很强非晶形成能力（ＧＦＡ）和优异性能的块体金属玻璃（ＢＭＧ）及含有纳米晶的ＢＭＧ的制备过程,结果表明,对掺碳的Ｚｒ／Ｔｉ基ＢＭＧ,当碳含量（原子分数,％,下同）,在１－２时,合金具有很宽的过冷液相区（ＳＬＲ,晶化开始温度Ｔｘ和玻璃转变温度Ｔｇ之间的温区）和较高的约化玻璃转变温度Ｔｒｇ（Ｔｒｇ＝Ｔｇ／Ｔｍ）;当碳含量增至３－８时,合金为含有纳米晶ＺｒＣ的ＢＭＧ基复合材料。加Ｆｅ的Ｚｒ     

新型Y-Fe-Co-B大块非晶合金的制备与磁性能研究

用水冷铜模吸铸方法制备了最大截面直径为2mm的Y6Fe60.5Co11.5B22铁基大块非晶合金，研究了冷却速率对合金磁性能的影响，分析并计算了合金的临界冷却速率。大块Y6Fe6.5Co11.5B22非晶合金具有良好的软磁性能：其矫顽力Hc=2．53A／m，饱和磁化强度Ms=1．24T，初始磁化率明显高于相同成分的晶态合金。热稳定性分析表明，该合金具有较高的非晶形成能力，其形成非晶的临界冷却速率（Rc）约为119K／s。     

基于增材制造技术的非晶合金研究进展

近年来,为了满足具有大尺寸复杂结构的非晶合金构件的市场需求,具有高度柔性化成形、机加工量小和成形精度高等特点的增材制造技术被成功应用于制备块体非晶合金。本文基于国内外块体非晶合金增材制造成形领域的最新研究成果及作者们多年来在该领域的研究工作,系统介绍了现有非晶合金增材制造技术的研究现状,详细阐述了非晶合金在各类增材制造技术中的成形机理和性能方面的研究进展,深入探讨了现有非晶合金增材制造成形的技术难点,详细阐明了非晶合金增材制造成形工艺 - 组织结构 - 性能间内在联系,指出制备高质量高性能非晶构件将是块体非晶合金增材制造成形领域未来研究的重要方向。     

放电等离子烧结制备FeSiB块体非晶合金

采用DSC测定FeSiB非晶粉末的玻璃态转变点(Tg)、初始晶化点(Tx)和过冷液相区(ΔTx),以此为基础,利用放电等离子烧结技术制备出了φ10mm×7mm、致密度为92.3%的块体非晶合金。采用XRD、SEM、VSM、万能试验机分析了烧结块体样品的相组成、微观形貌、磁性能和抗压强度。研究表明,当烧结条件为压力500MPa、温度360℃时,得到的块体非晶合金致密度最高,其饱和磁化强度为1.44T,抗压强度为1200MPa。400℃晶化后块体样品的饱和磁化强度为1.54T,抗压强度为2039MPa。     

Cu基Cu-Hf-Al(Ti)系三元块体非晶合金成分设计

利用团簇线判据研究了Cu基Cu-Hf-Al(Ti)三元体系块体非晶合金的形成规律。在Cu-Hf-Al和Cu-Hf-Ti体系中,分别以二十面体Cu8Hf5和附半八面体的阿基米德反棱柱Cu6Hf5两个二元团簇成分为起点,向第三组元Al和Ti连线,得到4条团簇线Cu8Hf5-Al、Cu6Hf5-Al、Cu8Hf5-Ti和Cu6Hf5-Ti。在团簇线上设计合金成分并采用铜模吸铸的方法制备直径为3mm的合金棒。XRD和热分析实验结果表明,在这4条团簇线上块体非晶合金的形成区域分别为Cu8Hf5-Al(2～6at%)、Cu6Hf5-Al(2～8.3at%)、Cu8Hf5-Ti(9～15at%)、Cu8Hf5-Ti(5～11at%),其中每条线上具有最大玻璃形成能力的合金成分分别为Cu8Hf5Al0.83(Cu57.7Hf36.3Al6)、Cu6Hf5Al1.0(Cu50Hf41.7Al8.3)、Cu8Hf5Ti1.0(Cu57.2Hf35.7Ti7.1)、Cu6Hf5Ti0.83(Cu50.7Hf42.3Ti7),都近似满足(团簇)1(胶粘原子)1非晶结构模型。     

过热处理时间对Zr-Cu基大块非晶合金力学性能的影响

在一定初始温度下经过不同时间的熔体过热处理,利用铜模吸铸法,制备纯非晶合金Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8棒状试样,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热分析仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究过热处理对其力学性能的影响。结果表明,在一定的处理时间范围内,随着处理时间的增长,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金原子排列的混乱度增加,非晶合金的平均自由体积增加,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的变形局域化程度降低,变形能力随之增强,非晶合金的断裂强度和塑性得到了提高。     

新型块体铁基非晶合金的形成与性能

利用铜模铸造法制备了(Fe100-xCox)74Mo6P10C7.5B2.5(x=0-15)新型块体铁基非晶合金。Fe-Co-Mo-P-C-B系块体非晶合金具有临界直径为4mm的高非晶形成能力,以及维氏硬度为10.6～10.85GPa的高硬度和饱和磁感应强度为0.98～1.07T的优异性能。研究结果表明,非晶合金硬度及饱和磁感应强度都随着Co含量的提高逐渐增加。合金的非晶形成能力则与Co的含量密切相关。适量Co的添加扩大非晶合金的过冷液体区间(ΔTx)及增加γ值,从而提高非晶合金的热稳定性及其非晶形成能力。     

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     

不同直径的Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10块体非晶合金的力学性能

采用铜模吸铸法制备了阶梯型的Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10非晶合金,利用X射线衍射(XRD)分别对直径为3 mm、4 mm、6 mm的合金试样进行结构分析,利用万能试验机及扫描电镜对试样进行压缩试验和断口形貌分析.研究表明,由于冷却速度的影响,直径为3 mm时是非晶结构,直径为4 mm和6 mm时是中心晶体和表面非晶体混合结构;对于Zr60.3 Ni16.2Cu13.5Al10合金,直径为3 mm时断裂强度可达到1 775 MPa,塑性变形可达到2.02%,而直径为4 mm的非晶复合材料的塑性变形可达2.93%,适当体积的晶体相的加入可以有效地提高非晶材料的塑性.     

冷却速率对Zr-Cu基非晶合金显微结构及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了直径分别为2、4、6 mm的Zr44Cu40Al8Ag8块体非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、同步示差扫描量热仪(DSC)等手段对试样的显微结构进行了分析,采用单轴压缩试验测试了试样的力学性能。实验结果表明:试样的力学性能受自由体积和析出晶体相数量影响。当冷却速率降低时,试样塑性因自由体积减少而变小,同时强度因Al3Zr析出相增多而降低。