Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的制备

采用差压铸造法成功制备了圆棒状与板片状的Cu417Ti34Zr11Ni8块体非晶合金，研究了合金的热稳定性。在试验条件下，Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金棒状试样的最大直径可达3mm，板片状试样的最大厚度可达1mm。该成分块体非晶合金具有良好的热稳定性，其玻璃转变温度Tg=672K，晶化温度Txl=735K，过冷液相区△Tx=63K，约化玻璃温度Trg=0．575。     

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。     

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。     

熔体过热处理对Cu45Zr42Al8Ag5非晶形成能力的影响及块状非晶的DSC研究

在水冷坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径3.0 mm 的Cu45Zr42Al8Ag5合金金属圆棒,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,表明熔体过热处理可以提高块状非晶的形成能力.并采用差热分析(DSC)技术对铜基成分为Cu45Zr42Al8Ag5块状非晶合金进行晶化动力学研究.结果表明,随着过热度的增大,该合金的过冷度(△Tx)和约化玻璃转变温度(Trg)均增大.     

Zr43Cu50Al7块体非晶合金的结构弛豫和晶化研究

在不同加热速率下应用差示扫描量热法(DSC)研究了Zr43Cu50Al7块体非晶合金的结构弛豫现象和晶化行为,得到了满意的晶化曲线.由晶化曲线得到弛豫峰与玻璃转变温度(Tg)、晶化起始温度(Tx)和晶化峰温度(Tp).Zr43Cu50Al7非晶合金的过冷液相区ΔTx达76.2 K,具有较强的玻璃形成能力.对所得到的弛豫峰作了初步的研究,并运用Kissinger法和Deloy法分别计算出玻璃转变激活能Eg、晶化起始激活能Ec、晶化峰的激活能Ep和晶化阶段激活能Ex.结果表明Zr43Cu50Al7块体非晶合金具有良好的热稳定性.     

电脉冲孕育处理对Zr基块体非晶热稳定性及退火晶化的影响

通过先对Zr55Ni5Al10Cu30合金熔体施加脉冲电流处理,再利用非真空吸铸法制备出Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的方式,研究了电脉冲孕育处理对非晶热稳定性及退火晶化的影响。差分扫描量热(DSC)及X射线衍射(XRD)分析结果表明:经电脉冲孕育处理后Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的玻璃转变温度上升,晶化温度降低,过冷液相区变窄,同时玻璃转变激活能和晶化激活能有所减少。电脉冲孕育处理没有改变Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金退火晶化相演变过程,但提高了非晶退火晶化率。电脉冲孕育处理对Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的晶化起到了促进作用。     

Gd的添加对Cu基块体非晶玻璃形成能力、热稳定性及压缩性能的影响(英文)

为研究铜基块体非晶的塑性以及稀土元素对其力学性能的影响,采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了直径为3mm、成分为Cu50-xZr42Al8Gdx(x=0,2,4)的合金圆棒。利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)分别对合金的结构和热稳定性进行了测定。并通过对试样压缩性能测试以及断口形貌的观察,研究了添加稀土元素Gd对Cu基块体非晶的力学性能及断裂行为的影响。结果表明:Cu50-xZr42Al8Gdx(x=0,2,4)合金圆棒的结构为明显的非晶相,试样具有较高的热稳定性和较好的玻璃形成能力。随着稀土元素Gd含量的增加,Cu基块体非晶的脆性逐渐增强。断裂方式均为脆性断裂。     

Gd的添加对Cu基块体非晶玻璃形成能力、热稳定性及压缩性能的影响(英文)EI北大核心CSCD

为研究铜基块体非晶的塑性以及稀土元素对其力学性能的影响,采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了直径为3mm、成分为Cu50-xZr42Al8Gdx(x=0,2,4)的合金圆棒。利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)分别对合金的结构和热稳定性进行了测定。并通过对试样压缩性能测试以及断口形貌的观察,研究了添加稀土元素Gd对Cu基块体非晶的力学性能及断裂行为的影响。结果表明:Cu50-xZr42Al8Gdx(x=0,2,4)合金圆棒的结构为明显的非晶相,试样具有较高的热稳定性和较好的玻璃形成能力。随着稀土元素Gd含量的增加,Cu基块体非晶的脆性逐渐增强。断裂方式均为脆性断裂。     

Ti-Cu-Ni三元大块非晶合金的制备与力学性能

采用铜模喷铸法成功制备出成本较低、直径为2 mm的Ti基Ti50Cu42Ni8大块非晶合金.利用XRD、DSC及SEM等手段研究了Ti50Cu50-xNix(x=5, 8, 11)合金的非晶形成能力、力学性能与变形行为.结果表明:Ti50Cu42Ni8大块非晶合金具有明显且较高的玻璃转变温度Tg(659 K)、晶化初始温度Tx(716 K)、宽的过冷液相区ΔTx=Tx－Tg(57 K)、高的约化玻璃转变温度Trg=Tg/Tm(0.565)和压缩断裂强度(2008 MPa).     

Ag和Fe元素添加对Cu-Zr-Al系非晶形成能力和力学性能的影响

以Cu-Zr-Al三元系为基础,研究Ag和Fe合金组元添加对块体金属玻璃(BMG)及BMG基复合材料的非晶形成能力和力学性能的影响.在Cu-Zr-Al三元合金体系中,Cu50Zr42Al8系BMG的△Tx=61 K,Trg=0.624,γ=0.416.适量添加Ag元素能显著地提高非晶形成能力:在Cu-Zr-Al-Ag四元合金体系中,Cu43Zr45Al8Ag4、Cu45Zr42Al8Ag5、Cu40Zr44Al10Ag6、Cu43Zr41Al8A98和Cu36Zr48Al8Ag8的Trg分别为0.618、0.625、0.618、0.628和0.598,γ值分别为0.424、0.427、0.424、0.432和0.433,△TX分别为77、76、78、84和108 K.在(Cu0.36Zr0.48-Al0.08Ag0.08)100-XFex(x-=0,3,5,10,15,20)五元体系中,Fe的添加明显影响合金的非晶形成能力;尽管△TX和Trg呈下降趋势,但(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)97Fe3块体非晶合金仍具有较高的非晶形成能力,其△TX=103 K,Trg=566,γ=0.424:Fe的适量加入可显著提高合金的力学性能,其中(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)95Fe5合金的强度和塑性应变分别提高至2 249 MPa和4.9%.Fe元素的存在导致Cu36Zr48Al8Ag8合金中产生明显的相分离,使(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)100-xFex合金得到增强增韧.     

Cu50Zr42Al8合金的铸态组织及硬度的研究

采用铜模吸铸法制备了Cu50Zr42Al8的圆锥形块状非晶试样,利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜（MeF3）、显微硬度计等分析手法表征材料的结构特点,观察试样的微观组织变化,测量试样的硬度.研究表明,冷却速率对Cu50Zr42Al8合金的铸态组织有很大的影响.由于冷却速率的不同,圆锥形试样的显微组织由表面到中心依次形成了表面非晶区、非晶-晶体过渡区和中心晶体区.晶体的尺寸和体积分数由表面到中心逐渐增加,具有梯度变化的特征.冷却速率不同,试样的显微硬度也不同,在晶体区内,中心部位的硬度高;非晶区中,中心部位的硬度较高;而介于晶体-非晶体之间的过渡区,硬度却较低.     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的变温晶化行为

利用示差扫描量热仪(DSC)研究了Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金在连续升温过程中的的变温晶化行为.利用Kissinger方法计算其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算其局域激活能.结果表明,Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金具有良好的热稳定性.利用Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能E_g为390.2kJ/mol、晶化激活能E_x为325.1kJ/mol、晶化峰值的激活能E_p为299.5kJ/mol.随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动,其晶化峰值温度所对应的晶化体积分数减小.局域激活能随着非晶晶化体积分数的增加而逐渐减小.     

Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15合金的非晶和晶态薄带吸氢行为研究

研究两种不同成分具有较大过冷液相区的四元合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15，非晶和晶态薄带吸氢行为，结果表qt两种薄带的吸氢量均随着温度的升高而增大，非晶薄带的吸氢量要小于同等条件下的晶态薄带的吸氢量且只有在673K吸氢后形成了氢化物，Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶和晶态薄带吸氢后分别生成了Zr2NiH4.7和ZrH2；而Zr65Al10Ni10Cu15非晶和晶态两种薄带最后生成的氢化物同为ZrH2。     

Zr55Al10Ni5Cu30合金熔体与不锈钢的润湿行为

用座滴法研究了Zr55Al10Ni5Cu30合金熔体与不锈钢基片在连续升温和不同温度下保温20 min的润湿动力学,用扫描电镜观察了润湿冷凝样品的界面形貌,用能谱分析、X射线衍射等研究了界面反应,分析了Zr55-Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的扩散和界面问题.结果表明:随着温度的升高,Zr55Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的润湿角减小,润湿半径增大;1 223,1 273 K时等温润湿动力学分3个阶段:孕育阶段、准稳态减小阶段和趋于平衡阶段,温度高于1 323 K时润湿只有趋于平衡阶段;Zr55Al10Ni5Cu30合金与不锈钢之间的润湿为反应控制型润湿,界面处有明显的扩散层和界面反应层;合金熔体一侧含熔体与不锈钢反应生成的Cr2Zr,界面处含反应生成的Al5Cr;在制备Zr55Al10Ni5Cu30/不锈钢非晶复合材料时必须合理选择制备工艺,严格、控制界面反应.     

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.     

预退火时间对Pd40Cu30Ni10P20玻璃转变及晶化的影响

采用示差扫描量热(DSC)分析方法,测定了大块非晶合金Pd40Cu30Ni10P20经523 K((Tg-100 K)＜7＜Tg)不同时间(0～64 h)预退火后的玻璃转变温度7g、玻璃转变峰温度TM、起始晶化温度Tx、晶化峰的峰温Tp、晶化焓以及在玻璃转变过程中的比热容增量,并根据Kissinger公式计算了晶化的表观活化能.同时,测量了不同时间预退火后样品的显微硬度.结果表明:在玻璃转变温度以下的预退火处理使Pd40Cu30Ni10P20大块非晶合金的微观原子组态发生变化,从而影响了其随后的玻璃转变行为,但对晶化的影响不大.其显微硬度随预退火时间的延长而逐步增加后趋于稳定.并利用结构弛豫理论分析了预退火对玻璃转变、晶化和显微硬度的影响.     

Zr-基块体非晶合金近玻璃转变温度热处理后的组织与性能

选择在非晶合金的玻璃转变温度与晶化起始温度间的较低温度对Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5块体非晶合金进行了等温热处理，用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计与压缩试验，研究了等温热过程中非晶合金的组织结构变化及其对显微硬度与压缩性能的影响。结果表明，在近晶化温度下，一定时间的热处理会引起非晶合金的晶化。而在近玻璃转变温度下，较长时间的热处理也不会引起非晶合金出现明显的晶化和组织变化；但随着热处理时间的增长，合金的显微硬度有增大趋势，合金的压缩强度明显下降，断口形貌变化显著，断裂方式也逐渐由非晶态的断裂方式向晶态的断裂方式转变。     

Zr55Al10Ni5Cu30非晶钎料熔体与α-Al2O3和ZrO2陶瓷的润湿性

利用改良座滴法研究了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶钎料熔体与多晶α-Al_2O_3和ZrO)_2陶瓷的润湿行为和界面特征.结果表明,Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/α-Al_2O)3体系具有极好的润湿性,在1133-1193K温度范围内平衡接触角均为0.Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/ZrO_2之间的润湿性较差,但在1133-1253 K温度范围内随着时间的延长,润湿性逐渐得到改善.两个体系均存在一定程度的界面反应.润湿动力学和界面显微结构的研究表明液滴合金中的活性元素(如Zr)在界面尤其是三相线前沿的吸附和堆积速度对润湿起了决定性的作用,而界面反应的贡献则相对较小.

Abstract：

The wettability and interfacial characteristics of molten Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30) metallic glass brazing alloy on polycrystalline α-A1_2O_3 and ZrO_2 substrates were studied using a modified sessile drop method. The results show that the wettability of the Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30)/α-Al_2O_3 system is excellent with the final contact angles approaching zero degree at 1 133-1 193 K. However, the wettability of the Zr_(55)Al_(10)Ni_5 Cu_(30)/ZrO_2 system is poor, but it can be progressively improved with the elapse of time during the isothermal dwelling in the temperature range of 1 133-1 253 K. A certain extent of interfacial reaction happens in both systems. The investigation on the spreading kinetics and interfacial microstructure indicates that the adsorption of the active atoms such as Zr at the interface, particularly at the triple junctions, plays a key role in determining the wettability, whereas the contribution of the interfacial reaction is relatively minor.     

Ti53Cu27Ni12Hf3Al7Si3B1大块金属玻璃的制备及性能研究

用单辊甩带法和铜模铸造法制备了新型Ti基大块金属玻璃Ti53Cu27Ni12Hf3Al7Si3B1.DSC、DTA研究表明该合金具有较高的热力学稳定性,其第1晶化温度Tx1、玻璃转变温度Tg、过冷液相区间ΔTx以及约化转变温度Trg分别为705、750、45、0.63 K.压缩性能研究其压缩断裂强度、弹性模量和压缩塑性变形量分别为2 304 MPa、120 GPa和1.1%.研究发现,具有复杂拓扑结构的原子配比提高了Ti53Cu15Ni18.5Al7Hf3Si3B0.5大块金属玻璃的力学性能和热力学性能.