电流退火对铁基非晶合金Fe78Si9B13薄带巨应力阻抗效应的影响

研究了电流退火工艺对非晶Fe78Si9B13薄带巨应力阻抗效应的影响.实验结果表明,在外加应力下对非晶合金进行电流退火,巨应力阻抗效应显著提高,并且ΔZ/Z最大值随退火电流密度的增加先增加然后减小.Fe78Si9B13合金在40 MPa预应力下,经34 A/mm2电流退火后,阻抗的最大相对变化率达到180 %.认为上述阻抗变化与电流退火过程中应力感生各向异性有关.     

Co77.5Si13.5B9非晶合金的制备与非等温晶化动力学效应

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出了Co77.5Si13.5B9非晶合金带材。X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析表明样品为完全非晶。用差热分析仪测量了非晶薄带的热稳定性参数Tg,Txi,Tpi,加热速度分别为5,10,15,35,55,75,95 K.min^-1。分析了合金的非等温晶化动力学行为,计算了两个析晶峰的晶化表观激活能。研究发现：不同升温速率的DTA曲线表明非晶合金的晶化过程为两步晶化,在连续加热条件下,随升温速率的加快,Co77.5Si13.5B9非晶合金的特征温度Tg,Txi,Tpi均向高温区移动,说明其玻璃转变和晶化行为均有动力学效应。当分别采用晶化开始温度和两个峰值温度时,所得非晶合金的激活能并不是一稳定值。Ozawa方法计算出的激活能值与Kissinger法计算出的结果是一致的。非晶态Co77.5Si13.5B9合金的晶化百分比与退火温度和退火时间的关系曲线均呈S型曲线,随加热速度的增加,非晶合金的晶化百分比与温度的关系曲线向高温处移动,晶化百分比与时间的关系曲线则向时间缩短的方向移动。     

(Ni0.75Fe0.25)70Zr8Si10B12非晶合金非等温晶化行为研究

采用旋铸急冷工艺在真空条件下制备出(Ni0.75Fe0.25)70Zr8Si10B12合金条带.经X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶.用Diamond TG/DTA差热分析仪在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的热稳定性参数玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Txi、晶化峰值温度Tpi.选用不同的升温速率,即10,20,30,40 K·min-1研究其晶化行为.结果表明,随升温速度的增大,特征温度Tg,Txi,Tpi均向高温区移动,其玻璃转变与晶化行为都与加热速率有关,均具有动力学效应.应用Kissinger法与Ozawa法研究了(Ni0.75Fe0.25)70Zr8Si10B12非晶合金的非等温晶化动力学行为.计算了不同特征温度下的激活能E、频率因子,用Kissinger法和Ozawa法计算的激活能结果是一致的.     

Ti对Cu基块体非晶合金的玻璃转变动力学影响

本文选用非晶形成能力高,且在玻璃转变区和过冷液相区有高热稳定性的Cu46Zr47-xAl7Tix(x=0,1.5)块体非晶合金为研究对象。利用X射线衍射分析和差示扫描量热分析(DSC),研究了Ti元素的添加对于Cu基非晶合金玻璃转变动力学的影响。研究结果表明,在Cu46Zr47Al7块体非晶合金中用1.5%的Ti替代Zr之后,利用VFT方程分析得知合金的强度指数D由2.54增大到3.78,脆性指数m也从39减小到34,表现出了更高的玻璃形成能力。     

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.     

超声振动对Zr基大块非晶合金结构与显微力学行为的影响

在室温条件下对铸态Zr52Cu23Al14.5Ni10.5大块非晶合金进行5 h超声振动处理,通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、差示扫描量热分析(DSC)以及纳米压痕测试,研究长时间超声处理对大块Zr基非晶合金结构与显微力学行为的影响。结果表明,经过5 h超声振动处理后,Zr基非晶合金仍保留非晶态结构,没有发生晶化;超声振动对大块非晶合金的热力学特征温度如玻璃化转变温度(Tg)、晶化开始温度(Tx)以及晶化峰值温度(Tp)的影响都不大,但可诱导结构弛豫,使其自由体积明显减少;相比铸态合金,超声处理后的合金,其纳米压痕实验的载荷—位移曲线上的锯齿流变现象明显减少,显微硬度和弹性模量均明显提高,分别从铸态的5.7 GPa和102 GPa提高到6.5 GPa和122 GPa。表明超声振动处理是一种室温调控大块非晶合金力学性能的有效手段。     

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.     

低纯材料制备Cu-Zr基非晶合金

Cu-Zr基非晶合金的玻璃形成能力与原材料中的氧和其他非金属杂质非常敏感。采用低纯材料通过铜模吸铸法制备Cu45Zr47Al8非晶合金,研究杂质对Cu-Zr基非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响。用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)分析合金组织结构及差示扫描量热法(DSC)分析合金的热稳定性。实验结果表明:低纯材料制备出临界直径7 mm以上的非晶合金。由于低纯材料中的一些微量杂质元素被认为合金化元素,适量的杂质元素没有导致合金的玻璃形成能力降低;而过量的氧和其他杂质元素导致非均匀形核并随之发生结晶,合金的玻璃形成能力明显地降低。低纯材料制备的合金的ΔTx和晶化激活能均高于高纯原料制备的;并基于Kissinger方法所构建的开始晶化曲线表明低纯材料制备的合金的晶化孕育期更长,说明低纯材料制备的合金具有更强的热稳定性。低纯材料成功制备出大块Cu-Zr基非晶合金,为促进非晶合金的商业应用有重要意义。     

Y基非晶合金的形成及晶化动力学

利用单辊急冷法制备Y56-xZrxA124Co20(x=0,5,10)非晶合金,研究Zr含量对该非晶合金的形成能力及热稳定性的影响.研究结果表明,添加元素Zr可以提高Y56A124Co20合金的非晶形成能力和热稳定性,而且随着Zr含量增加,合金的非晶形成能力提高.通过示差扫描量热法(DSC)研究了Y56A124Co20和Y46Zr10A124Co20的晶化动力学,前者的玻璃转变激活能和晶化激活能分别为366.5 KJ/mol和259.7 KJ/mol,后者的玻璃转变激活能和晶化激活能分别为415.6 KJ/mol和319.5KJ/mol,从理论上说明添加元素Zr可以改善Y56A124Co20合金的非晶形成能力和热稳定性.     

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。