Formation of Bulk Metallic Glasses from Cu-Zr Based Alloys with Yttrium Addition

采用工业级的低纯Zr,通过稀土Y的微合金化作用,制备Cu46Zr46Al8非晶合金。结果表明:Y能有效提升Cu46Zr46Al8合金的玻璃形成能力,主要原因是Y能吸附液态合金中溶解的氧,起到晶化合金的作用。当Y的添加量为2at%,3at%时,效果最为明显。经过Y微合金化后的非晶合金的抗压缩断裂强度超过2GPa,高于用高纯原料制备的非晶,但是塑性明显下降。     

Nb对Cu-Zr-Al-Y块体非晶组织结构和力学性能的影响

利用铜模喷铸工艺制备了准2mm棒状(Cu45Zr45Al6Y4)100-xNbx(x=0,1 at%,2 at%,3 at%)合金试样。通过对试样进行XRD、DSC、单轴压缩、SEM及EDS分析,探究了Nb的添加对Cu45Zr45Al6Y4-合金非晶形成能力、组织结构以及力学性能的影响。结果表明:Nb降低该合金系的非晶形成能力(GFA),促进晶相析出;1at%Nb添加有利于在(Cu45Zr45Al6Y4)100-xNbx块体非晶基体内获取高体积分数的B2-Cu Zr强韧相,从而明显提高了合金的室温塑性。     

微量添加Sn和Nb对Zr-Cu-Fe-Al块体非晶合金热稳定性和塑性的影响

采用Cu模铸造方法制备了直径2和3 mm的Zr61.5Cu21.5-xFe5Al11Sn1Nbx(x=0,1,2,原子分数,%)和Zr61.5Cu21.5Fe5Al12非晶合金棒.结果表明,Sn和Nb微合金化略微降低了Zr-Cu-Fe-Al非晶合金的玻璃形成能力.Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金具有优异的压缩塑性,并且表现出"应变硬化"现象.高分辨透射电镜观察显示Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2和Zr61.5Cu21.5Fe5Al12合金均为完全非晶态,Sn和Nb微合金化后合金内部原子排列更紧密.正电子湮没谱分析结果表明,与Zr61.5Cu21.5Fe5Al12非晶合金相比,Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金内部原子密排间隙和结构自由体积尺寸减小、总量增加.大量弥散分布的自由体积有利于Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金剪切带的形成、分枝和相互作用,最终改善了非晶合金的塑性.     

Cu45Zr42.55Y3.45Al9非晶合金的热塑性

采用铜模铸造法制备Cu45Zr42.55Y3.45Al9块体非晶合金,利用三点压弯式粘度仪测定了合金在过冷液区附近的粘度,对合金进行热塑性性能的研究.通过计算得到Cu45Zr42.55Y3.45Al9非晶合金的脆性参数m为31,衡量非晶合金的热塑性加工性能参数m·△T*rx为3.1.在与已报道的有很好可塑性的Cu46Zr42Y5Al7非晶合金比较,可知Cu45Zr42.55Y3.45Al9非晶合金有更好的热塑性性能.此外少量Y元素的添加影响了非晶合金的热塑性.     

微量元素对Cu-Zr基合金非晶形成能力的影响

采用铜模喷铸成形法制备Cu50Zr50、Cu62-xZr38-xAl2x(2x=2at％、4at％和6at％)和Cu46Zr47-xAl7Yx(x=4at％ ～7at％)大块非晶试样.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜和示差扫描量热计(DSC)分别研究添加元素Al与Y对Cu-Zr二元合金非晶形成能力、显微形貌和热稳定性的影响.结果表明:所制备的Cu50Zr50、Cu61Zr37Al2为非晶合金,基体中含极少量结晶相,非晶形成能力对Cu-Zr-Al成分较为敏感;Y含量对直径为4 mm的Zr47-xCu46Al7Yx非晶形成能力和显微组织有着显著影响,Y含量4at％时,基体中含极少量结晶相,Y含量5at％ ～ 7at％时,非晶合金呈现完全无特征组织.     

Zr-Cu-Al-Y非晶合金的制备及性能研究

采用铜模铸造法对Zr47-xCu46Al7Yx(x=3～7)非晶合金进行了研究,成功地制备出临界直径为6mm的Zr42Cu46Al7Y5四元大块非晶合金;研究了Y含量对非晶合金的形成和性能的影响.结果表明,压缩变形呈现弹性变形、脆性断裂特性,非晶合金的硬度随Y含量的增加而增加.该非晶合金具有较好的压缩断裂强度、维氏硬度以及良好的弹性.     

Zr-Al-Co-Er-Cu系块体非晶合金的形成及其力学性能和腐蚀行为

制备了具有高非晶形成能力的Zr-Al-Co-Er-Cu系非晶块体合金,并研究了Cu元素对Zr-Al-Co-Er块体非晶合金的形成、力学性能和腐蚀行为的影响。研究表明以适量的Cu元素替代Zr-Al-Co-Er合金的Co元素有利于非晶形成能力的提高和力学性能的改善。其中,Zr49Al20Co23Er6Cu2非晶合金的临界直径达6mm,压缩断裂强度达到1950MPa,表现出1.4%的塑性变形。Zr49Al20Co25-xEr6Cux(x=0～8at%)非晶合金在1mol/LH2SO4、3%NaCl(质量分数,下同)溶液中的均发生自钝化,并且具有较低的钝化电流密度。Cu含量的变化对Zr-Al-Co-Er-Cu非晶合金的腐蚀行为没有明显影响。     

摩擦焊焊接块体非晶合金Zr65Cu12.5Al7.5Ni15

采用传统摩擦焊焊接方法连接具有良好非晶形成能力的Zr65Cu12.5Al7.5Ni15(at%)块体非晶合金.微区X射线衍射结果显示,整个焊接接头保持了非晶特性,无晶化反应发生.对摩擦焊焊接方法成功连接块体非晶合金Zr65Cu12.5Al7.5Ni15的原因进行了分析.     

TiNb颗粒增韧铜锆基非晶复合材料的机制

采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)方法成功制备得到10%(体积分数)TiNb/Zr55Cu30Al10Ni5和TiNb/Cu46Zr42Al7Y5非晶基体复合材料。压缩力学实验表明,TiNb颗粒对Zr55Cu30Al10Ni5的增韧效果明显好于对Cu46Zr42Al7Y5。究其原因是Zr55Cu30Al10Ni5的塑性转变区域的长度Rp值高于Cu46Zr42Al7Y5,这就意味着TiNb颗粒分布在Zr55Cu30Al10Ni5的塑性转变区域的几率明显高于Cu46Zr42Al7Y5基体。因此,TiNb颗粒对Zr55Cu30Al10Ni5基体的增韧效果明显要好于Cu46Zr42Al7Y5。     

Influence of Minor Addition of In on Corrosion Resistance of Cu-Based Bulk Metallic Glasses in 3.5% NaCl Solution

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

Cu_(46)Zr_(47)Al_(17)非晶合金的结构弛豫和晶化动力学

利用铜模铸造法制备了Cu46Zr47Al7非晶合金,使用盐浴法对该材料进行了等温退火处理。并用DSC和XRD研究了其晶化过程、玻璃转变和晶化动力学。结果表明:该合金的玻璃转变和晶化激活能分别为452、331 kJ/mol。根据VFT方程知:Al的加入能提高Cu-Zr非晶合金的非晶形成能力。在低于玻璃转变温度下热处理可导致结构弛豫。Cu46Zr47Al7非晶合金的晶化过程为首先析出准晶相,然后转变为稳定的Cu10Zr7和CuZr2,同时还有一些未知相。     

微量添加In对铜基块体非晶合金在3.5% NaCl溶液中耐蚀性的影响(英文)

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

微合金化对U-Co金属玻璃形成能力的影响

U-Co系具有较宽非晶成分区间,但其玻璃形成能力(GFA)较差。针对该体系的U_(69.2)Co_(30.8)合金,选择不同类型的元素M(M=Sn,Si,Be,Cu,Pd,Y,Zr)进行微合金化,采用铜辊甩带方法制备U_(69)Co_(30)M_1非晶合金条带样品,结合X射线衍射与差示扫描量热技术研究了微合金化对合金GFA的影响。结果表明,Sn添加对U-Co合金的GFA具有明显改善作用,Si次之,Be、Cu影响不大,Pd、Y、Zr起到恶化效果。结合合金熔化行为的改变和GFA与M元素的熔点、电负性、原子尺寸及M-C混合焓等参数的关联性分析,初步揭示出微合金化对U-Co合金GFA的影响机制,其本质应该与改变合金液体稳定性和晶化驱动力有关。     

Y、Sn对Cu60Zr30Ti10合金非晶形成能力及性能的影响

采用铜模喷铸法制备了φ4 mm×80 mill的Cu60Zr30Ti10、(Cu60Zr30Ti10)98 Sn2和(Cu60Zr30Ti10)98Y2合金棒试样.用X射线衍射仪(XRD)和差式扫描量热仪(DSC)分析了三合金内部结构及热稳定性.结果表明:合金元素Y、Sn均能提高Cu60Zr30Ti10合金的非晶形成能力,但添加Y的效果更佳.所制备的φ4 mm(Cu60Zr30Ti10)98Y2合金棒为完全非晶结构,且其热稳定性高于另外两种合金;非晶态(Cu60Zr30Ti10)98Y2合金的显微硬度低于由晶相/非晶组成的(Cu60Zr30Ti10)98Sn2、Cu60Zr30Ti10合金,且在该系列合金中,随着析出晶相增多,合金显微硬度下降.     

微量元素对铜基块体金属玻璃形成能力的影响

研究微量元素的种类与添加量对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力的影响。X射线衍射仪和差示扫描量热仪的研究表明,添加2at%的Ag、Ti、Y或Nd都可以提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力;6at%的Ag替代Cu,金属玻璃棒的临界直径可从2mm增加到4mm;而复合添加2at%的Ag和Y也可以明显提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力。所以,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围可显著提高铜基块体金属玻璃的形成能力。     

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.     

添加Cr对Cu50Zr42Al8合金非晶形成能力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备了直径为3mm的（Cu50Zr42Al8）100-x（Cr）x（x=0,1,2,3,4）舍金圃棒。采用X射线衍射（XRD）和差分扫描量热（DSC）分别对合金的结构和非晶形成能力进行了研究。结果表明,Cu50Zr42Al8和（Cu50Zr42Al8）99（Cr）。为完全非晶合金,（Cu560Zr42Al8）99（Cr）1具有最高的过冷液相区和最大的热稳定性。通过对非晶合金（Cu50Zr42Al8）99（Cr）1和Cu50Zr42Al8在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为的研究表明,舍微量Cr的Cu基块状非晶合金比不舍Cr的具有更好的耐腐蚀性能。     

Zr-Cu-Fe-Al合金的非晶形成能力、热稳定性及组织结构特征

采用铜模铸造法制备了Zr-Cu-Fe-Al非晶合金,利用X射线衍射仪、差热分析仪及高分辨透射电镜,系统研究了Al含量和Cu与Fe摩尔比对Zr59(Cu0.5Fe0.5)33Al8合金的非晶形成能力、热稳定性及组织结构的影响。结果表明,随着Al含量增加,Zr59(Cu0.5Fe0.5)41-xAlx和Zr67-x(Cu0.5Fe0.5)33Alx合金的非晶形成能力均呈现先增加后降低的趋势。对于Zr59(Cu1-xFex)33Al8合金,当Cu与Fe摩尔比在5∶5~8∶2之间时,合金非晶形成能力较好。γ参数及晶化温度研究表明,Zr59(Cu0.7Fe0.3)33Al8合金具有大的非晶形成能力及高的热稳定性。此外,Zr59(Cu0.5Fe0.5)33Al8合金的HRTEM结果表明,由于Cu与Fe混合焓为正,在快速冷却条件下,合金将会发生液-液相分离,形成富Fe和富Cu两液相,之后两液相分别发生玻璃转变,最终形成高数量密度的纳米富Fe非晶粒子分布在富Cu非晶基体上的组织结构。     

结构弛豫对Cu36Zr48Ag8Al8块状非晶合金组织结构和力学性能的影响

利用铜模吸铸法在不同电压下制备出成分为Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金。并将不同制备态的Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金分别在低于玻璃转化温度以下进行低温（150℃）和高温（300℃）退火。利用X射线衍射（xRD）、扫描电子显微镜（sEM）和万能试验机等技术手段研究了低温和高温弛豫退火对不同制备态的Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金的组织结构和力学性能的影响,并应用结构弛豫理论对其变化机制进行了分析。     

结构弛豫对Cu36Zr48Ag8Al8块状非晶合金组织结构和力学性能的影响

利用铜模吸铸法在不同电压下制备出成分为Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金。并将不同制备态的Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金分别在低于玻璃转化温度以下进行低温(150℃)和高温(300℃)退火。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和万能试验机等技术手段研究了低温和高温弛豫退火对不同制备态的Cu36Zr48Ag8Al8大块非晶合金的组织结构和力学性能的影响,并应用结构弛豫理论对其变化机制进行了分析。