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.     

Zr对Co基合金铸态组织和玻璃形成能力的影响

采用单辊旋淬法制备Co-Fe-Zr-Nb-B多元合金非晶薄带.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的微观组织、物相组成及热稳定性进行检测分析,以研究Zr元素含量对其铸态组织和玻璃形成能力的影响.结果表明:在合金中适量添加Zr元素有利于提高铸态组织的细小均匀化程度,同时,合金具有较强玻璃形成能力和较高热稳定性.Zr元素含量为4%(原子分数)时铸态组织最均匀细小,具有很好的非晶形成能力及热稳定性,其玻璃转变温度Tg,初始晶化温度Tx和过冷液相区(SLR)宽度△Tx或(Tx-Tg)分别为870.32、936.28和65.96 K.     

机械合金化制备Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

机械合金化制备Zr50Cu40Ai10非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

Sn的添加对Mg-Cu-Y块体金属玻璃形成能力的影响

通过熔体铜模浇注方法制备了Mg65Cu25-xSnxY10（X=2，4，6）合金，并对它们的玻璃形成能力及晶化行为进行了研究。利用X射线衍射确定合金的非晶态性质，差示扫描量热计（DSC）分析合金的玻璃转变、晶化和熔化行为。结果表明：在Mg65Cu25-xSnxY10合金体系中，当X=2时，合金的玻璃形成能力最强，能形成的完全玻璃态试样的最大尺寸为3．2mm，其过冷液相区△Tx和约化玻璃转变温度Trg分别为57．6和0．586。同时合金的熔化曲线表现为单一吸热峰。随着sn含量的增加，非晶合金的玻璃转变温度Tg及初始晶化温度Txl。均呈现下降趋势，同时合金的玻璃形成能力逐渐下降。当X=4和6时，合金的晶化行为表现为明显的多级晶化。     

Ti基大块金属玻璃的研究与应用

阐述了Ti基大块金属玻璃(BMG)的成分设计原则及制备方法，并对Ti基非晶合金及其部分晶化复合材料的力学性能及断裂机理进行了评述。结果表明：Ti基大块金属玻璃具有较高的断裂强度、弹性延伸率及一定的塑性延伸率，而经过部分晶化获得的非晶合金基纳米颗粒复合材料，其室温塑性获得很大的改善。在此基础上探讨了该合金目前所存在的问题、研究热点以及其应用前景。     

Zr基三元非晶合金及其复合材料的组织和力学性能研究

研究了Zr_(64+x)Cu_(26-x)Al_(10)(x=-4,0,4,8,12)非晶合金体系随锆铜比例变化的组织和力学性能,并考察了过热度对非晶复合材料力学性能的影响,分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明,玻璃形成最优成分为Zr_(60)Cu_(30)Al_(10),其过冷液相区宽度ΔT_x,约化玻璃转变温度T_(rg),γ参数分别为69 K,0.573和0.402,具有良好的热稳定性。随着Cu含量的降低,合金的非晶形成能力下降,Zr_(64)Cu_(26)Al_(10)合金的非晶基体上有尺寸不同的纳米晶析出,纳米晶的存在能够有效增韧玻璃基体,并阻碍剪切带内部的原子运动使剪切带变窄而使基体增强,其综合力学性能最优,断裂强度和塑性应变分别为1610 MPa和6.34%。x=4,8,12时,合金中逐渐析出CuZr_2,ZrCu和Cu_(10)Zr_7晶体相,复合材料的力学性能取决于脆性相和增韧相的综合作用,过热度提高会促进非晶的形成从而提高材料的强度,改善力学性能。     

铁基非晶合金的辐照性能

铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考.      

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。     

Al_(86)Ni_5Y_7Er_2非晶合金的晶化动力学研究

采用单辊旋淬法制备了Al86Ni5Y7Er2非晶合金,通过差示扫描量热(DSC)技术研究非晶合金晶化动力学性能,计算得到合金平均晶化激活能,得到平均晶化起始激活能Ex是146.4kJ·mol-1、第一晶化峰值平均激活能Ep1是183.8kJ·mol-1、第二晶化峰值平均激活能Ep2是247.7kJ·mol-1、第三晶化峰值平均激活能激活能Ep3是228.2kJ·mol-1。结果表明Al86Ni5Y7Er2非晶合金具有较好的热稳定性。     

FeCoNbSiB块体非晶合金的铜模铸造及结构表征

本文以低纯硼铁合金为主要原料,用铜模铸造的方法制备出FeCoNbSiB块体非晶合金。用差示扫描量热分析（DSC）、X射线衍射（XRD）透射电电子显微镜（TEM）对合金的热物理性能及合金的结构进行了表征。并结合形核理论讨论了合金的玻璃形成能力。     

Mg-TM-Ln型镁基纳米结构材料研究

讨论了Mg-Cu-Y、Mg-Ni-Y和Mg-Zn-Y等三种重要的Mg-TM-Ln型的多组元Mg基纳米结构材料的成分构成、制备过程、微观结构和力学性能以及它们的形成机制。其中,制备方法涉及非晶部分晶化法、机械合金化/粉末冶金法(MA/PM法)和快速凝固(原子雾化)/粉末冶金法(RS/PM法)。结果表明,在Mg-Cu-Y系合金中,分布于非晶相基体之上的纳米晶体相使非晶合金的断裂应力增加。而不同成分的旋淬Mg-Cu-Y非晶条带弯曲断裂韧性的不同,很可能是由于存在于它们之中的纳米晶颗粒的性质有别而造成;在Mg-Ni-Y系合金中,Y部分地置换Ni将严重地影响其晶化行为,使得Mg-Ni-Y三元非晶合金中的纳米晶体相颗粒变得更加细小,而合金晶化行为的改变则导致了其杨氏模量的明显变化;在所有的金属合金中,RS/PMMg97Zn1Y2合金的比强度是最高的。而在所有的Mg基合金中,RS/PMMg-Zn-Y合金具有最佳的综合性能。     

二次时效变形对Cu-Zr合金组织和性能的影响

微观缺陷是金属材料机械、物理性能的重要调控媒介。基于微观缺陷调控设计和Zr元素微合金化,利用多道次大塑性变形与时效工艺结合制备了一种高强度、高导电性的Cu-0.08%(质量分数)Zr合金。使用电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征合金在制备过程中微观组织的演化,并对Cu-Zr合金的机械、物理性能进行测试。组织表征表明:通过添加微量Zr元素, Cu-Zr合金先是从等径角变形(ECAP)的过饱和固溶体转变为一次时效后的Zr偏析稳定的超细晶合金,接着通过低温轧制制备出纳米尺度的Cu-Zr合金片层组织。性能测试表明, Cu-Zr合金经过EACA(ECAP+aging+cryo-rolling+aging,简称为EACA)处理后获得高硬度(HV 192.6)和高电导率(82.5%IACS)的良好搭配。分析认为,其高强度来源于细晶强化、偏析强化和退火强化等多强化机制的耦合,而高导电性则是由于基体内部低的元素固溶量和低的晶格畸变。本文为高电导Cu合金的强化提供一种新的设计思路,有望在工业生产中实现大规模应用。     

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.     

Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃热稳定性和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径Ф3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,2,4,6,8,10)合金试样,利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)以及准静态压缩试验方法研究了Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性、力学性能和组织的影响。研究结果表明,添加适量的Nb元素能提高Zr55Cu30Ni5Al10合金的热稳定性和非晶形成能力。当Nb含量为x=8时,合金具有最宽的过冷液相区(ΔTx=86 K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx/(Tg+Tl)=0.416)。对于Zr55Cu30Ni5Al10合金,优化Nb元素掺杂量可以获得最佳的非晶形成能力和热稳定性。Nb的适量添加也有利于提高Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的压缩断裂强度和塑性变形能力,其中x=8时,合金的压缩断裂强度和塑性应变量分别达到1877MPa和1.92%,并具有加工硬化现象。     

材料表面直接非晶化

在机械零件表面用非晶合金作为保护层十分困难,因为非晶合金的热稳定性差,用传统方法制备的非晶薄膜在与其它金属通过热等静压法结合的过程中往往发生晶化。大阪大学焊接工程研究所的松绳朗教授等发明了一种“激光加热急冷法”,利用脉冲激光直接使材料表面非晶化,解决了上述难题。该工艺的特征是。事先用热等静     

Cu元素添加对Fe基非晶合金结构-性能影响的研究进展

非晶合金（metallic glass, MG）因其独特的短程有序、长程无序结构，具有许多优异的物理和化学特性。其中，Fe基非晶合金（Fe-based metallic glass, Fe-MG）由于优异的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能，及其原材料成本低等优势，显示出巨大的应用前景和研究价值。近年来，研究者们致力于通过合金成分设计调控Fe-MG的结构，进而改变材料的变形行为与性能特征。研究发现，Cu元素的添加可以显著影响FeMG的理化性质和力学性能。通过深入分析Cu元素对传统Fe-MG、纳米晶合金和高熵MG结构和性能的不同影响，探讨Cu元素的添加对MG的弛豫行为、晶化行为、熔化和凝固行为、玻璃转变行为、玻璃形成能力、机械性能、磁性能与其他性能的作用机制，发现Cu元素的添加能够促进Fe-MG基体中α-Fe团簇的析出，从而改变材料的变形行为与性能特征。研究结果表明：有望通过成分设计来调控MG的变形行为，进而为实现性能优化提供理论指导和实验参考。     

非晶合金Cu77Ni8Sn8P7的玻璃转变和晶化激活能

通过对非晶合金Cu_(17)Ni_8Sn_8P_7的初淬和退火态进行DSC分析(差动扫描量热分析),得到多种加热速度下的玻璃化温度及晶化温度,用Henderson提出的变温动力学方法计算了非晶合金在晶化开始温度和蜂值温度下的转变激活能,并确定了非晶合金玻璃转变激活能的方法。最后讨论了转变激活能和温度的关系,并估算了晶化过程中成核和生长的激活能。     

高饱和磁化强度铁基非晶纳米晶软磁合金发展概况

概括了铁基非晶软磁合金和纳米晶合金的发展历史和现状,分别详述了高饱和磁化强度(B_s)铁基块体和薄带非晶以及纳米晶合金近年来的研究成果.主要内容包括:高饱和磁化强度块体铁基非晶软磁合金成分和性能,高饱和磁化强度铁基非晶薄带软磁合金的成分和性能,高饱和磁化强度铁基纳米晶合金的组织、结构和性能,各类元素对合金磁性能的影响.为进一步研究高饱和磁化强度的铁基软磁材料提供了有价值的参考.      

冷却速度对Cu_(46)Zr_(44)Al_5Nb_5块体非晶合金组织和力学性能的影响

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金阶梯形试样,由X射线衍射(XRD),差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机分别表征试样的结构、热力学和力学行为,研究其组织、热稳定性和力学性能与冷却速率的关系。结果表明,Cu46Zr44Al5Nb5合金具有较强的非晶形成能力和良好的热稳定性,其热力学行为表现出尺寸效应。熔体凝固冷却速率对试样尺寸变化敏感,随着试样尺寸的增加,冷却速度呈倍数递减、合金结构的无序度下降,原子排列向稳态转变,导致非晶合金的热稳定性降低。合金的玻璃转变温度不是定值,而是随冷却速度增加而升高,过冷液相区宽度ΔTx、约化玻璃转变温度Trg和晶化放热ΔH随直径的增加而降低,玻璃转变温度向低温漂移。随着直径的增加,冷却速度的降低,非晶合金的短程有序范围增大,最近邻原子间距减小,非晶合金结构的无序密堆性下降,原子排列向稳态转变,导致抗压强度降低,合金的断裂强度随试样直径的增大而减小。