Ti-(Cu,Ni)-Sn合金形成金属玻璃的成分优化及其相关联的共晶反应

采用“3D法”, 系统地研究了Ti-(Cu1-xNix)-Sn(0.20≤x≤0.30, 原子分数, 下同) 四元合金的玻璃 形成能力对成分变化的依赖性. 确定玻璃形成能力最佳的合金为Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8,Cu模吸铸形成金属玻璃 棒材的临界直径接近1 mm.该金属玻璃的过冷液态温度区间宽度ΔTx为56 K, 约化玻璃转变温度T rg为0.57. 对电弧熔炼Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8合金微观结构的研究表明,合金熔体的凝固主要经历伪二元共晶反应:L→ Ti5Sn3Cu+TiCuNi.     

Ni-Ti-Zr-Al-Cu-Si块体非晶合金的形成及压缩性能

利用DSC，DTA，XRD研究了NiTiZrAlCuSi块体非晶合金的形成。采用铜模铸造工艺使块体金属玻璃最大直径从Ni42Ti25Zr25Al8合金的小于0．5mm增加到Ni42Ti20Zr25Al8Cu5的1mm，然后增加到Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金的4mm。在Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5和Ni42Ti20Zr20.5Al8Cu5Si4.5合金中获得最大的约化玻璃转变温度Trg（=Tg／T1）及最大的过冷液相区△Tx（=Tx-Tg），分别为0．570和93K。Si显著增加玻璃形成能力主要是抑制引起异质形核的Ni（TiZr）相和（TiZr）（CuAl）2相的形成。室温压缩实验表明：Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金抗压断裂强度为2724MPa。     

微量元素对Cu-Zr-Al块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响

研究微量元素Ag、Ti、Ga、Ni和Sn对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响。结果表明:添加2%(摩尔分数)的Ag、Ti或Ga均可以提高Cu55Zr38Al7合金的玻璃形成能力;用6%的Ag替代Cu,玻璃棒的临界直径可从2 mm增加到4 mm;因此,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对提高玻璃形成能力具有显著的效果;然而,添加微量元素均不同程度地降低Cu-Zr-Al金属玻璃的硬度。断口表面形貌显示;微量相似元素替代影响基体在压缩过程中剪切带的繁殖;在微量元素替代的伪四元铜基块体金属玻璃中,2%Ti和2%Ag替代可分别获得最大压缩强度2 163 MPa和最大压缩应变8.7%。因此,通过添加微量元素可以调谐金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能。     

Ta，b和MoTi50Ni20Cu25Sn5非晶合金玻璃形成能力的影响

利用旋转铜辊急冷法和铜模铸造法制备非晶合金薄带或圆棒，并采用X衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和差示热分析仪(DTA)研究了Ta，Nb和Mo对Ti50Ni20Cu25Sn5非晶合金玻璃形成能力(GFA)的影响。结果表明，Ta的添加提高了Ti50Ni20Cu25Sn5合金的GFA，Mo的添加降低了该合金的GFA，Nb的添加剂对该合金的GFA没有明显的影响；含Ta合金具有超过60K的宽过冷液态区(△Tx)，且其约化玻璃转变温度因子(Tg／Tm)大于含Nb合金和含Mo合金；采用常规铜模铸造法制备出了直径为lmm的(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)98Ta2和(Ti0.5Ni0.2Cu0.5Sn0.05)96Ta4块状非晶圆棒；(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)98Ta2块状非晶圆棒的Tg，△Tx和Tg／Tm分别为678K，84K和0．60，而(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)96Ta4块状非晶圆棒的Tg，△Tx和Tg／Tm分别为680K，70K和0．60。     

Sn对ZrTiNiCuAl非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了固溶元素Sn掺杂对Zr52.5Ti5Ni14.6Cu17.9Al10非晶合金玻璃形成能力（GFA）的影响，结果发现，掺杂不同含量的Sn会使玻璃化温度Tg,晶化温度Tx不同程度地向高温移动，但对合金熔化温度Tm温度不大。当Sn的摩尔分数为1．86％时，合金玻璃化温度Tg提高了17℃，晶化温度Tx提高了36℃，从而使△Tx提高了19℃，玻璃化温度与合金熔点温度的比值Trg由0.63提高到0.65分析了Sn元素对Tg,Tx及玻璃形成能力的影响。     

Sn替代Si和B对Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金机械研磨非晶化的促进作用

采用Xn替代Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金中的Si和B1形成Ti50Ni22Cu18Al4Snx(Si0．67B0．33)6-x(x=0，3，6)系列合金．所有的预制合金碎屑经过机械研磨均发生非晶化转变．随着合金中Sn含量的增加，球磨产物中转变未尽的晶体相α-Ti含量减少．由Sn完全替代Si和B的Ti50Ni22Cu18Al4Sn6合金，机械研磨可形成与熔体急冷几乎相同的单一均匀非晶相，过冷液态温度区间可达到66K．     

微量组分Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响

通过对块状非晶（Cu50Zr42Al8）。Nix（x=0，1，2，3，4）进行X射线衍射（XRD）和差分扫描量热（DSC）的测试分析，并利用减重法测试（Cu50ZrAl8）99Ni1和Cu50Zr42Al8非晶合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为，研究添加微量元素Ni对Cu50Zr42Al8块状非晶的玻璃形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明：当Ni含量由x=0增加到x=1时，试样均为完全非晶结构，热稳定性增强，但玻璃形成能力有所降低。随着Ni含量的进一步增加，出现了非晶和晶体的复合体。失重测试表明，含微量Ni后Cu基块状非晶的耐腐蚀性能增强。     

铸造Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的组织和硬度

研究了铸造Cu-15Ni-8Sn—xTi合金时效过程中组织和硬度的变化规律。研究表明，与Cu-15Ni-8Sn合金一样，含Ti的Cu-15Ni-8Sn合金能通过调幅结构及γ＇化相的形成而得到强化。0．073％的Ti能完全固溶于Cu-15Ni-8Sn合金中，并加速基体中γ＇和晶界胞状组织的形成和生长。当Ti含量超过0．300％时，Ni与Ti形成新相Ni3Ti，抑制γ＇相的形成和生长，并完全抑制胞状组织的形成。     

高能球磨工艺对Ti50Ni22Cu25Sn3组织演变的影响

用高能球磨法制备Ti50Ni22Cu25Sn3非晶粉末,并研究球磨工艺参数对Ti50Ni22Cu25Sn3非晶形成过程的影响。结果表明,球磨转速以及磨球直径对Ti50Ni22Cu25Sn3非晶相的形成效率具有十分重要的影响。较高的转速和合适的球径能有效促进该Ti基合金的非晶化,缩短合金非晶化的时间,当转速为400 r/min,球料比为20:1时,球磨时间约为30 h后,可得到完全的Ti50Ni22Cu25Sn3非晶粉末     

块体非晶合金Cu58 Zr30 Ti10 Sn2的形成与晶化行为研究

采用铜模吸铸法制备了直径为2～3mm的圆柱状Cu60-xZr30Ti10Snx（x=0、1、2）块体非晶合金。用X射线衍射（XRD）和差式扫描量热仪（DSC）研究了非晶合金的结构、热稳定性和晶化特征，非晶合金Cu60-xZr30Ti10Snx的特征温度Tg、Tx、△Tx=（Tx-Tg）均与Sn含量相关。块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的Tg为703．9K、Tx为755．5K、△Tx约为51．6K。这些特征温度随DSC升温速率的增大，不断向高温区偏移，其中晶化行为的这种动力学效应比其玻璃转变的更为显著。由Kissinger法获得的块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的玻璃转变激活能Eg为3．30eV、晶化激活能Ex为3．17eV、第一晶化峰激活能Ep1为2．82eV、第二晶化峰激活能Ep2为3．13eV。由Ozawa法获得的各激活能比Kissinger法的相应数值稍偏低，但趋势是一致的。     

含钴锆基块状非晶合金的制备与力学性能

采用水淬法制备了Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Co块状非晶合金(BMGs)。使用XRD进行相分析，采用热分析仪进行玻璃转变温度、晶化温度和热稳定性等的测定，用SEM观察试样压缩后的外表面和断口形貌。研究了Co对Zr—Ti—Cu—Ni—Be合金非晶形成能力(GFA)、热稳定性及力学性能的影响。结果表明：含Co的所有Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs都有1个明显的玻璃转变点和宽的过冷液相区(△T）。Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5合金具有和Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金相当的△T；Co的添加明显提高Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的力学性能，含Co量大于10at％的Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的压缩断裂强度（σf）超过2000MPa，Zr38Ti17Co22.5Be22.5合金的σf达到2230MPa，比Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金的σf提高23％。     

热-剪切循环条件下Sn-3．5Ag-0．5Cu／Cu（Ni）界面化合物生长行为研究

对热-剪切循环条件下Sn-3．5Ag-0．5Cu钎料在Cu和Ni界面上原子扩散和化合物的生长行为进行了研究。结果表明：再流焊后，在Sn-3．5Ag-0．5Cu／Ni界面上形成（CuxNi1-x）6Sn5化合物；热-剪切循环200周次后，（NixCu1-x）Sn3化合物在（CuxNi1-x）6Sn5化合物周围以片状快速长大；而Sn-3．5Ag-0．5Cu／Cu界面从钎焊到热-剪切循环720周次始终只存在Cu6Sn5金属化合物层。随着热-剪切循环周数的增加，（CuxNi1-x）6Sn5和Cu6Sn5化合物形态均从笋状向平面状生长。界面金属间化合物的厚度随循环周数的增加而增加，且生长基本遵循抛物线规律，说明Cu原子的扩散控制了（CuxNi1-x）6Sns和Cu6Sn5化合物的生长。     

铜表面电沉积Ni（P）及其对Sn-Cu合金/Cu界面固相反应的影响

采用扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）研究了铜基体上电沉积Ni（P）层的结构以及Ni（P）层对电沉积Sn-Cu合金/Cu界面固相反应的影响。研究表明：电沉积Ni（P）层为非晶结构,含29%（原子）的P,经过225℃热处理转变成晶态Ni5P2。经过225℃热处理,Sn-Cu合金/Cu界面反应在界面处形成连续的Cu6Sn5及Cu3Sn层。而Sn-Cu合金/电沉积Ni（P）-Cu界面反应微弱,主要在Sn-Cu合金/Ni（P）界面前沿的Sn-Cu合金中形成棒状或块状（Ni,Cu）3Sn4,Cu基底不与Sn-Cu合金反应。电沉积Ni（P）合金层能有效阻挡Sn-Cu合金/Cu界面反应。     

Ti-Cr基合金的储氢性能及晶体结构

研究了Ti1＋xCr1.2Mn0.8（x=0．0,0．1,0．2,0．3）系和Ti1＋xCr1.2Mn0.8-6My（M=Fe,Ni,Cu,V,VFe;x=0．0,0．1;y=0．1,0．3）系AB2型合金的储氢性能和晶体结构．XRD结果表明,合金主相为C14（MgZn2）型Laves相,可以保证较高的吸、放氢量．通过A侧过化学计量以及B侧用Fe,Ni,Cu,V,VFe分别替代部分Mn,增加了点阵常数和晶胞体积,降低了P—C—T曲线的滞后．由相应数据寻找出适合于金属氢化物氢压缩机的高压端储氢合金．结果表明,合金TiCr1．2Mn0．5Fe0．3与Ti1.1Cr1.2Mn0.5Cu0.3具有良好的储氢性能和压缩特性,可以作为性能优良的高压端储氢合金．     

Ti基大块非晶合金的制备及热稳定性

采用铜模铸造法制备出最大直径为2mm的Ti53Cu27Ni12Zr3Al7Si3B1块状非晶合金。DSC和DTA分析表明，该合金具有较高的玻璃形成能和热稳定性，玻璃转变温度（Tg），结晶化温度（Tx），过冷液体区间（△Tx）以及约化玻璃转变温度（Tg/Tm）分别为685K，754K，69K和0．62。由XRD分析结果可知，Ti53Cu27Ni12Zr3Al7Si3B1的晶化过程分为部分亚稳相析出、初生相（NiTi2，NiTi，δ-CuTi和CuTi2）析出以及稳定相（NiTi2，NiTi，CuTi3和一个新的未知相）析出3个阶段。用Kissinger法计算出3个阶段的表观晶化激活能分别为377．86kJ／mol，322．97kJ／mol和311．17kJ／mol。研究结果表明晶化过程中第1放热峰表观晶化激活能较大，能有效地阻止Ti53Cu27Ni12Zr3Al7Si3B1发生晶化，从而使其具有较大的非晶的玻璃形成能和良好的热稳定性。     

高能球磨形成具有明显玻璃转变的Ti50Cu20Ni24Si4B2非晶态合金

在高能球磨作用下，名义成分为Ti50Cu20Ni24Si4B2的元素粉末混合物可通过固态反应非晶化。差示扫描量热分析（DSC）表明，球磨获得的非晶相在发生晶化转变之前出现明显的玻璃转变。过冷液态温度区的宽度（ΔTx）可达到57K。非晶态Ti50Cu20Ni24Si4B2合金加热时的转变由一步完成。同时形成立方结构的（Ni,Cu)Ti相和其它未知相。为共晶型转变。随后发生晶化产物的进一步晶粒长大。非晶态Ti50Cu20Ni24Si4B2合金的约化玻璃转变温度（Trg)为0．56。     

Sn对多元Fe基非晶合金的玻璃形成能力及磁性能的影响

研究分析了Sn元素对Fe—Ni—Al—Ga-P—B-Si—C系非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响。XRD分析表明，合金Fe68-xNi1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Snx（x=0，0．5，1．5，2．5）在铸态下皆为非晶态，并且合金的脆性随着Sn含量的增加急剧增大；DSC分析表明，随着Sn含量的增加，合金的玻璃转变温度Tg逐渐下降，同时过冷液相区△Tx逐渐变宽，而且增加幅度越来越大。Sn含量为0．5％和1．5％时，第一晶化放热峰Tp1已变得不明显，说明合金由二次品化向一次晶化转变。当Sn含量为2．5％时，合金具有较好的软磁性能。     

新型铜基块体非晶合金Cu55-xZr37Ti8Inx的制备及性能

利用铜模吸铸法合成Cu—ZrTi—In非晶棒。块体非晶合金Cu50Zr37Ti8In5的△瓦值最大,为66K。从原子尺寸大小和热力学角度分析在铜基非晶合金中添加适量In元素后能够提高其非晶形成能力的原因。在所测的块体非晶合金Cu55．Zr37Ti8Inx（x≤〈5）,Cu52Zr37Ti8In3表现出最高的抗压强度（1981MPa）和最佳的塑性,其在压缩断裂前的总塑性变形量约为1．2％。     

添加少量Ni元素对Mg-Cu-Gd块体金属玻璃形成能力的影响

采用铜模喷铸法研究了少量添加元素Ni对Mg-Cu-Gd合金的玻璃形成能力的影响。结果表明,Ni的原子分数为2.85%~4.05%的Mg-Cu-Ni-Gd合金形成块体金属玻璃的临界尺寸可达6~8 mm。少量Ni元素会稍降低Mg-Cu-Gd合金的玻璃形成能力,这可主要归因于Ni元素会促进Mg-Cu-Gd非晶形成竞争相Mg2Cu形成以及降低合金液相稳定性。     

氧含量及过热度对铸态Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积玻璃合金微观组织结构及力学性能的影响

利用射流成型法制备了厚度为2mm的Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金属玻璃薄板,通过控制氧含量和过热度来改变玻璃薄板中淬态结晶相的体积分数。研究表明：低的氧含量水平和高的过热度有利于提高该合金的 玻璃形成能力,形成完全非晶的合金;完全非晶的2mmZr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃薄板其断裂应力为1710MPa,弹性模量为80GPa,弹塑性为2.2%,提高合金中的氧含量水平或者降低熔体过热度都有利于结晶相析出,基体中出现2%和6%的结晶相时,断裂应力分别降为1580MPa和1220MPa。淬态结晶相的析出改变了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃剪切流变的变形方式,使材料脆断。