块体非晶合金剪切带的原子力纳米压痕行为

通过原子力显微镜(AFM)纳米压痕实验研究传统纳米压痕实验形成的Fe基非晶合金剪切带区域及未变形区域的变形;结合压痕形貌实时原位观测,探讨块体非晶合金塑性变形局域化的原因.结果表明最大载荷44.6μN下,材料的剪切带、剪切带间和未变形区域的AFM纳米压痕残余面积分别为3274.7、2976.5和2879.2nm2,对应的硬度分别为13.62、14.98和15.49GPa,剪切带区域的硬度值比未变形区域的硬度值降低了约10%,说明塑性变形过程中,过剩自由体积的产生使剪切带结构发生软化.     

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金在纳米压痕过程中的变形行为

利用纳米压痕技术研究直径为3 mm的{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的变形行为以及加载速率对其塑性变形行为的影响规律.结果表明:该块体非晶合金在低加载速率下表现出显著的锯齿流变,而在高的加载速率下表现为连续的塑性变形;在纳米压痕过程中,该块体非晶合金出现室温蠕变现象,且其硬度值随着加载速率的增大而减小.     

块状非晶合金纳米压痕微区形变的研究

对Zr55A110Ni5Cu30块状非晶合金进行了室温纳米压痕实验，利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜揭示了非晶合金的微区形变特征。结果表明：在压痕周围形成离散的剪切带，形变引起了块状非晶合金局部自由体积增加。利用自由体积模型对非晶合金的微区形变机制进行了分析。     

纳米压痕法研究Si对Mg60Cu30Y10非晶合金的影响

利用纳米探针仪研究硅元素对Mg60Cu30Y10非晶合金的载荷-位移曲线和力学性能的影响。结果显示,Mg60Cu30-xY10Six非晶合金载荷-位移曲线上不连续锯齿状台阶对应其剪切带的形成和扩展。随着硅元素含量的增加,相同加载速率下,载荷-位移曲线上的台阶逐渐减少,直至消失。随着加载速率和应变速率的不断增加,非晶合金Mg60Cu30-xY10Six载荷-位移曲线上的锯齿状台阶逐渐消失。非晶合金Mg60Cu30-xY10Six的力学性能不是简单地随着组元的含量、数量等参数的增大而提高     

铜基非晶合金的研究现状及展望

介绍了铜基非晶合金的发展历程,对制备铜基非晶合金的各种方法进行了总结,综述了铜基块状非晶合金的机械性能、耐腐蚀性、电学性能,最后对铜基非晶合金的发展前景进行了展望。     

固结参数对热压成型铜基块体非晶合金力学性能的影响

采用雾化法制备Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末,在大气环境下将其热压成型为块体非晶合金,并基于L9（34）正交实验对热压成型条件进行优化。固结成型的Cu50Zr40Ti10块体非晶合金的抗压强度和应变极限值分别达到1090.4MPa和11.9%。固结压力显著影响块体非晶合金的应变极限和抗压强度,但是固结温度的影响不显著。初始成形力对块体非晶合金的抗压强度的影响不显著而对应变极限的影响很显著。Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末的最优热压成型工艺条件为：首先在150MPa压力下进行预成型,然后在380°C和450MPa条件下进行热压。     

Zr基块体金属玻璃蠕变行为的纳米压痕研究

在本工作中,通过纳米压痕实验研究了加载速率和保载时间对(Zr0.6336Cu0.1452Ni0.1012Al0.12)97.4Er2.6块体金属玻璃（BMG）的蠕变变形行为的影响。实验结果表明,合金试样的蠕变位移随着加载速率或保载时间的增加而增大。另一方面,合金样品的硬度（H）也随着加载速率或保载时间的增加而降低。合金试样在纳米压痕过程中具有尺寸效应,合金试样的硬度随着压痕深度的增加而降低。合金试样在纳米压痕过程中具有锯齿流动现象,并且该现象具有速率依赖性。具体而言,随着加载速率的减小,锯齿流动现象更加明显。合金试样的蠕变应力指数随着加载速率或保载时间的增加而减小。     

用纳米压痕仪测量Cu50Zr43Ti7非晶合金的硬度和弹性模量

用Berkovich和Cube-Corner压头分别测量了Cu50Zr43Ti7非晶合金的硬度(H)和弹性模量(E).结果发现,该合金的H和E与压头形状及测量所用载荷无关,H=(6.5±0.2)GPa,E=(114.4±2.1)GPa;相对于Berkovich压头,用Cube-Corner压头得到的压痕周围观察到较多的剪切带.该合金没有硬度的尺寸效应,变形也没有明显的加工硬化.用有限元(FE)计算得到该合金的屈服强度(σ)约为1.8 GPa,与压缩试验结果相符.     

Cu-Zr-Nb系铜基块体非晶合金的形成

Cu8Zr3和Cu10Zr7相中存在Cu8Zr5和Cu6Zr5团簇结构,它们与Cu-Zr系的两个深共晶点Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44对应. Cu64Zr36是Cu-Zr二元系具有最大玻璃形成能力的成分点.依据形成块体非晶的＂变电子浓度线判据＂,以Cu64Zr36,Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44 3个二元成分为出发点,以Nb元素为第三组元,建立变电子浓度线（Cu64Zr36）100-xNbx,（Cu61.8Zr38.2）100-xNbx和（Cu56Zr44）100-xNbx.采用分步熔炼法,由铜模吸铸法制备直径为3 mm的合金棒.块体非晶的玻璃形成区及玻璃形成能力由XRD和热分析确定.结果表明,添加少量Nb（原子分数,x≤3）可以显著提高Cu-Zr二元系的玻璃形成能力.具有最大Tg/Ti值（0.626）的成分Cu60.3Zr37.2Nb2.5位于具有Cu8Zr5团簇和最深共晶点的Cu61.8Zr38.2向第三组元Nb的连线上.结合Cu-Zr二元体系的团簇结构讨论了Cu-Zr-Nb系块体非晶的形成.     

碳化锆颗粒增强的铜基非晶合金

Ｃｕ Ｚｒ Ｔｉ、Ｃｕ Ｈｆ Ｔｉ、Ｃｕ Ｚｒ Ｈｆ Ｔｉ以及Ｃｕ Ｚｒ Ｔｉ Ｍ (Ｍ =Ｂｅ ,Ｙ)系等新型铜基非晶合金具有很高的玻璃形成能力和良好的力学性能 ,所形成的非晶态合金尺寸可达 5ｍｍ ,拉伸断裂强度超过 2 0 0 0ＭＰａ ,这比其它一些非晶合金要高得多。为了进一步改进其力学性能 ,研究了利用铜模铸造法生产的ＺｒＣ颗粒增强的Ｃｕ6 0Ｚｒ3 0 Ｔｉ10 非晶合金复合材料。把Ｃｕ Ｚｒ Ｔｉ合金锭块同ＺｒＣ颗粒 (粒径大约为 4 μｍ的粉末包裹在铜箔中 )置于水冷铜坩埚中在氩气保护下通过电弧熔化并重熔 4次以确保均匀性 ,制得研究用…     

Cu基块状非晶晶化过程的微区变形及力学性能

在玻璃转变温度以下选择350、400、475及600 K进行1 h的等温退火,用纳米压痕仪、扫描电镜等研究Cu基块状非晶晶化过程的力学性能及变形。Cu基块状非晶在纳米压头作用下体现弹-塑性变形方式,载荷—位移曲线和压痕周边多重剪切带的特征证明了塑性变形的存在。350 K退火试样具有较大的压痕硬度HV和弹性模量E值及较小的塑性变形量dn值;400 K退火后,HV和E值显著减小,dn值明显增大;475 K退火后,有少量晶体相析出,但合金以非晶的特性为主,HV和E值继续减小,dn值继续增大;600 K退火后,晶体相进一步长大和析出,其固溶强化和弥散强化使合金的HV和E值有所增加,dn值略有减小。对塑性变形机理进行了初步分析。     

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％。     

二元共晶比例法制备铜基大块非晶合金

采用二元深共晶比例法,设计了系列Cu-Ti-Zr-Ni非晶合金成分.采用传统的铜模铸造法,由成分为Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6与Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6的两种合金可以制备出临界直径达5 mm的完全非晶组织.两合金均具有较高的约化玻璃转变温度(Trg),分别为0.603与0.598,其合金成分更加接近体系深共晶点,因而具有良好的玻璃形成能力.其中Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6的玻璃转变温度(694 K)与过冷液相区宽度(52 K)均较高,表明该合金具有良好的热稳定性.     

扩散焊连接Zr-Ti-Ni-Cu-Be块体非晶合金

采用超塑性扩散焊方法,对2 mm厚的锆基大块非晶合金Zr44Ti11Ni10Cu10Be25（vit1b）进行了焊接试验,获得了无界面缺陷的焊接接头,并且试样没有晶化。研究了非晶合金的扩散焊接工艺,根据试验结果提出了该合金优化的焊接工艺参数,探讨了非晶合金的扩散连接机理。研究发现,连接过程中,非晶合金发生了结构驰豫;接头质量与试样变形率的关系较为密切,只有当变形率达到一定值时才可以形成焊接接头。     

Y元素添加对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响(英文)

研究添加Y元素对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响。结果表明,添加Y元素提高CuZrAl体系的玻璃形成能力,而且由于添加Y元素可以降低该体系的结合能,从而降低其断裂强度。Cu45Zr48Al7块体金属玻璃的断裂表面主要呈脉状,而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃的断裂表面则很平滑。TEM观察表明,Cu45Zr48Al7的微观结构为非晶基体中含有纳米相,然而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃为全非晶结构。     

Microstructure and mechanical properties of Zr-Cu-Al bulk metallic glasses

Zr49Cu46Al5 and Zr48.5Cu46.5Al5 bulk metallic glasses（BMGs） with diameter of 5 mm were prepared through water-cooled copper mold casting. The phase structures of the two alloys were identified by X-ray diffractometry（XRD）. The thermal stability was examined by differential scanning calorimetry（DSC）. Zr49Cu46Al5 alloy shows a glass transition temperature, Tg, of about 689 K, an crystallization temperature, Tx, of about 736 K. The Zr48.5Cu46.5Al5 alloy shows no obvious exothermic peak. The microstructure of the as-cast alloys was analyzed by transmission electron microscopy（TEM）. The aggregations of CuZr and CuZr2 nanocrystals with grain size of about 20 nm are observed in Zr49Cu46Al5 nanocrystalline composite, while the Zr48.5Cu46,5Al5 alloy containing many CuZr martensite plates is crystallized seriously. Mechanical properties of bulk Zr49Cu46Al5 nanocrystalline composite and Zr48.5Cu46.5Al5 alloy measured by compression tests at room temperature show that the work hardening ability of Zr48.5Cu46.5A15 alloy is larger than that of Zr49Cu46Al5 alloy.     

A thermodynamic approach to assess glass-forming ability of bulk metallic glasses

According to the Gibbs free energy difference between liquid and crystal, a thermodynamic glass-forming ability(GFA) parameter related to characteristic temperatures, onset crystallization temperature(T_x) and liquidus temperature(T_l), was proposed for evaluating the GFA of bulk metallic glasses(BMGs). The new parameter defined as ω=T_l(T_l+T_x)/(T_x(T_l−T_x)) has good correlation with the critical section thickness(Z_c) of Ca-Mg-Cu BMGs. Being verified by the glasses data, including oxide glasses, which were used to validate the former GFA parameters, ω is one of the most reliable and applicable GFA parameters among T_rg (=T_g/T_l), γ(=T_x/(T_l+T_g)), α (=T_x/T_l), δ (=T_x/(T_l−T_g), and so on. Finally, predicting GFA of Cu-Ag-Zr-Ti and Cu-Zr-Ti-Al BMGs using ω was compared with the experimental results.     

一种铁基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性(英文)

通过纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明,该铁基块体金属玻璃的蠕变变形随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂率函数计算得到了材料室温蠕变应力指数,当加载速率从1mN/s增加到50mN/s时,应力指数从28.1逐渐下降到4.9,显示出显著的压痕加载速率敏感性。最后,基于自由体积理论和剪切转变区理论对该铁基块体金属玻璃的纳米压痕蠕变行为进行了探讨,并对实验结果和分析结果提供了半定量的解释。     

热处理对铜基大块金属玻璃晶化过程的影响

利用差热分析仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）等研究了不同热处理方法对Cu60Zr20Hf10Ti10大块金属玻璃晶化过程的影响。结果表明,在698K退火1h,铜基大块金属玻璃的晶化激活能明显降低;在过冷液相区等温晶化时,随温度降低,晶化的孕育时间和过程都明显延长;不同温度下淬火处理对随后晶化过程影响很大。