Zr基非晶合金的热稳定性及耐腐蚀性能研究

通过铜模铸造法制备出了具有异质结构的Zr63Ni16.2Cu15.8Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金.利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了两种Zr基块体非晶合金的微观结构和热稳定性,采用动电位极化方法研究了两种Zr基块体非晶合金在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性以及耐腐蚀性能,耐腐蚀性能低的原因可能是由于微观结构的不均匀使其具有更多的界面引起的.     

Nb对Zr基块体非晶合金热稳定性、非晶形成能力及机械性能的影响

利用水冷铜模铸造法成功制备了(Zr70Ni10Cu20)90-xNbxAl10(x=0,2,5,7)块体非晶合金,采用XRD,DSC和DTA研究了Nb对该合金体系热稳定性和非晶合金形成能力(GFA)的影响．结果表明,适量Nb的添加可有效提高该合金的GFA和热稳定性．当Nb含量为x=2时,合金具有最宽的过冷液态区(△Tx=119K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx／(Tg T1)=0．435),Nb的适量添加也有利于提高块体非晶合金的强度和塑性应变,其中x=2的块体非晶的抗压强度和断裂应变量分别达到1783MPa和11．1％。     

Nd对Zr基非晶合金形成能力、热稳定性及耐腐蚀性的影响

利用铜模吸铸法在水冷坩埚中制备了4种(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xNdx(x=0,1,2,3)块体非晶合金。采用XRD和DSC检测了所获合金相组成、非晶形成能力及热稳定性,并采用盐酸溶液浸泡腐蚀试验评价了不同合金的腐蚀速率。结果表明,适量添加Nd可提高Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3非晶合金的形成能力和热稳定性,但非晶合金在2mol/L HCl溶液中的耐蚀性随Nd含量的增加而降低。该结果对进一步改善和提高非晶合金的性能具有重要的参考价值。     

锆基块体非晶合金的力学性能研究进展

本文叙述了锆基块体非晶合金的制备方法，优异的性能，特别是对其力学性能研究领域的最新进展进行了综述。并与传统晶态合金作了适当的对比，锆基块体非晶合金具有优异的力学性能，如弹性比功、超塑性、断裂韧性等，此类合金的应用将不断拓宽。     

熔炼气氛中的氧含量对锆基非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

在氧气浓度(体积分数)分别为4.19％、0.838％、0.168％的熔炼气氛下熔炼成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12的母合金,采用铜型吸铸法将其制备成非晶合金棒状试样,研究了合金的非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律.结果表明:随着熔炼气氛中氧含量的减少,合金的晶化温度由653.7 K下降至645.1 K,过冷液相区宽度由85.8 K上升至94.3 K;非晶合金的最大抗压强度由1.82 GPa上升至1.94 GPa,塑性形变由2.29％提升至18.99％;随着氧含量的降低,Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12合金的非晶形成能力上升,力学性能得到提高.     

Zr含量对非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0,0.05,0.1)棒状非晶合金。通过X射线衍射(XRD)、差示扫描热量法(DSC)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究其非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律。结果表明:随着Zr含量的提高,合金的过冷液相区宽度ΔTx减小,热稳定性下降;约化玻璃转变温度Trg和参数γ均随着Zr含量的提高而下降,非晶形成能力下降;在x=0时,断裂强度、塑性应变和抗压强度均达到最大值,分别为1 531 MPa、14.61%和1 838 MPa;而在x=0.1时,塑性应变和抗压强度则分别达到最小值5.06%和1 495 MPa;试样的室温准静态压缩力学性能随Zr含量的增加而下降。     

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。     

ZrCuAlNb大块非晶合金的热稳定性

利用电弧炉+铜模吸铸的方法制备了Zr46.3Cu43.4Al8.3Nb2(at%)块体非晶合金。利用示差扫描量热仪(DSC)研究了合金的热稳定性,利用Kissinger方法计算了其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算了其局域激活能。结果表明,Zr46.3Cu43.4Al8.3Nb2块体非晶合金具有良好的热稳定性。各特征温度的表观激活能分别为:玻璃转变激活能(Eg)为302.7 kJ/mol、晶化起始激活能(Ex)为445.853 kJ/mol、晶化峰值激活能(Ep)为389.20 kJ/mol。局域激活能随着晶化体积分数的增加而显著减小。     

Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体非晶合金的热稳定性

采用铜模吸铸法制备了Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体非晶合金,并采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线分析(XRD)对其热稳定性进行了系统研究.结果表明,随着加热温度的提高,玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx和峰值温度Tp均向高温区移动,说明该合金的玻璃转变和晶化均为动力学过程.用Kissinger方法计算出玻璃转变激活能(Eg)以及晶化激活能(Ep1和Ep2)分别为438±11、284±8和323±11 kJ/mol.该合金的晶化过程分为纳米晶析出、初生相(ZrAl、ZrCu和Zr2Ni)析出以及稳定相(Zr2Cu、Zr2Ni、ZrCu、ZrAl和一个未知相)析出3个阶段.     

Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的热稳定性和力学性能

采用差压铸造法成功制备了Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金,研究了其热稳定性和力学性能.结果表明:该块体非晶合金的玻璃转变温度Tg=672 K,晶化温度Tx1=735 K,过冷液相区△Tx=63 K,约化玻璃温度Trg=0.575,弯曲断裂强度高达2 350 MPa,断裂前弹性变形量为2.1%,弯曲模量为102 GPa;淬态微米级结晶相的出现使合金的三点弯曲断裂强度下降至1 100 MPa.     

Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金磁性及热稳定性研究

采用铜模吸铸法制备了Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金,利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动样品磁强计(VSM)研究了该合金的结构、非晶形成能力、热稳定性及磁性能.结果表明:该合金为完全非晶结构,在室温下表现为良好的软磁性,并具有较好的非晶形成能力和热稳定性,晶化激活能Ep为642 kJ/mol.退火后该合金表现为硬磁性,退火温度为1003 K时,内禀矫顽力iHc达到最大值,为l164kA/m;退火温度为963 K时,剩余磁感应强度研和最大磁能积(BH)max的值最大,分别为0.27 T和15.79 kJ/m3.     

氧化对大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5热稳定性的影响

利用DSC、TGA试验手段研究了氧化对大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5热稳定性的影响.结果表明,在氧气气氛下连续升温时,大块非晶合金的玻璃转变点消失;氧化速率在过冷液相区内明显加快,这源于在过冷液相区中原子的快速扩散;在玻璃转变温度上下温度作等温氧化处理对大块非晶合金的热稳定性没有明显影响.     

(Ce-La)-Ni-Al系块体非晶合金的玻璃形成能力及热稳定性

通过寻找共晶点成分和相似元素替代的方法开发(Ce-La)-Ni-Al系非晶合金,并采用铜模吸铸法制备出直径不小于5 mm的完全非晶态合金.利用X射线衍射仪确定合金的结构,用差示扫描量热仪(DSC)对非晶合金的玻璃转变、晶化和熔化行为进行了研究.结果表明,La的添加极大地提高了Ce-Ni-Al三元非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性.研究中用热力学模型解释了这种变化的原因.与Ce-Ni-Al三元非晶合金相比,物理化学性能都相似的Ce、La两个稀土元素的共存增加了体系的混乱度,导致系统熵的增加,从而降低系统能量,使合金的玻璃形成能力和热稳定性都提高.     

氧对Zr-Cu-Ni-Al-Ti块体非晶合金热稳定性的影响

以结晶Zr棒及海绵Zr为原材料、利用浇包型坩埚电弧炉倾斜铸造法制备了不同氧杂质含量的Zr_(52．5)Cu_(17．9)Ni_(14．6)Al_(10)Ti_5块体非晶合金楔形试样,研究了氧对合金玻璃形成能力及热稳定性的影响,结果表明：氧杂质虽然降低合金以最大非晶形成厚度t_(max)为表征的玻璃形成能力,却提高合金以过冷液相区温度范围△T_(x1)为表征的热稳定性,氧杂质具有提高合金开始晶化表观激活能E_(ax1)的趋势。     

W-Ni-Fe纳米-非晶材料的热稳定性研究

利用XRD，DTA和DSC分析了机械合金化80．7W-13．2Ni-6．1Fe（at％，下同）合金的相变和热稳定性。结果表明：球磨20h和60h的粉末在加热过程中发生不同的相变化。球磨60h粉末在退火过程中除了晶体缺陷和应力释放等过程以外，有明显的非晶晶化和NiW相析出过程。同时，机械合金化可以降低粉末的烧结温度，同未球磨粉末相比，球磨20h和60h的80．7W-13．2Ni-6．1Fe合金液相出现的温度均降低了200℃以上。     

Zr-Al-Ni-Cu-Nb块体非晶复合材料的制备及热稳定性

采用结构分析和热分析手段研究了Nb对Zr65(Cu0.4Al0.3Ni0.3)35-xNbx(x=0, 3, 5, 6 7) (at%)合金玻璃形成能力和热稳定性的影响,采用铜模吸注法成功制备了非晶基体上均匀分布枝晶相的Zr65(Cu0.4Al0.3Ni0.3)28Nb7块体非晶复合材料.Nb的添加导致合金的过冷液相区间的宽度显著减小,同时,Nb的加入使得合金的原子结构更加无序化,因而合金具有更好的热稳定性.     

铁钴基块体非晶合金的热膨胀特性和热导率研究

采用真空非自耗电弧炉制备出Fe24 XCo24XCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6,8)块体非晶合金,利用热膨胀测试仪和激光闪射热导率测试仪测量合金的热膨胀系数和热导率并与差示扫描量热曲线和高温XRD图谱进行对比,研究不同Co含量块体非晶合金的线性热膨胀行为随温度的变化规律和Co元素含量、不同组织对铁钴基块体合金热导率的影响。结果表明,随着Co含量减小,不同Co含量铁钴基非晶合金均出现规律相似的两次晶化过程,并且二次晶化起始温度依次提高。当X=0时,在875 ℃附近热膨胀系数出现第三个极大值点;25 ℃时Fe24 XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2 (X=0,2,4,6,8)铁钴基非晶合金热导率在7.12~7.35 W/(m.K)范围内,在700 ℃温度退火处理的Fe24 XCo24-XCr15 Mo14C15B6Y2 (X=0,2,4,6,8)铁钴基非晶合金的热导率值为7.5~9.46 W/(m.K),然而920 ℃退火处理后,热导率变化比较显著并出现先升高后下降的趋势。     

具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金—铁磁性块状非晶合金的研究现状

介绍了近几年出现的具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金的研究状况。在传统的铁基或钴基等铁磁性非晶合金中添加Ｃａ、Ａｌ等元素可以大大提高合金的玻璃形成能力,降低临界冷却速度,最终制备出厚度在１５０μｍ以上的块状铁磁性非晶合金。这些合金具有一些共同特点：（１）它们均为多元合金系;（２）组元之间的原子半径差别较大;（３）其晶化过程为单一阶段晶化,伴随几个晶化相的同时析出;原子的长程扩散重排导致晶化过程被大大延迟。这些合金具有一定的软磁特性,有可能作为磁性器件得到应用。