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。     

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.     

半固态处理对(Cu_(0.7)Fe_(0.3))_(88-x)Al_(12)Zr_x非晶复合材料组织和力学性能的影响

对Cu-Fe非晶合金基复合材料进行了成分设计,研究了半固态处理工艺对(Cu0.7Fe0.3)88-xAl12Zrx组织和力学性能的影响。结果表明,Zr含量增加能够提高(Cu0.7Fe0.3)88-xAl12Zrx的非晶形成能力,x=50时试样为全非晶结构,过热吸铸试样其过冷液相区宽度ΔTx为92.4 K,约化玻璃转变温度Trg和γ参数分别为0.415和0.361,试样具有良好的热稳定性和非晶形成能力,且其断裂强度显著高于复合材料,压缩断裂强度高达1734 MPa。x=10的试样中马氏体相对塑性的提高有一定效果,但是缺乏非晶基体的强度。随着Zr的添加,Fe的比例降低,试样中塑性相消失,析出脆性金属间化合物较多,试样脆性大。半固态处理试样的非晶热稳定性降低,有利于晶体相的析出,且母合金经半固态处理过后试样的组织更加均匀,力学性能得到明显改善。     

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。     

过冷处理对Cu45Zr42Al8Ag5非晶热稳定性及力学性能的影响

采用过冷液体等温处理的方法制备出直径为3 mm的Cu45Zr42Al8Ag5合金圆棒,研究了过冷液体等温处理对铜基内生复合材料的热稳定性和力学性能的影响,研究表明,过冷处理后的试样均为原位自生晶体/非晶复合材料,且其有较好的热稳定性.由铜基非晶合金压缩后的应力--应变曲线可以看出,随保温时间的延长,最大抗压强度逐渐降低...     

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。     

Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金的晶化行为研究

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金,并研究其变温晶化行为和等温晶化行为,运用Kissinger法和FWO法分别计算出各特征激活能和阶段激活能,考察了不同加热速度下晶化体积分数和晶化温度、晶化激活能的关系,并绘制了TTT曲线并计算非晶形成的临界冷却速率。结果表明,运用Kissinger法得到玻璃转变激活能E g为231.96 kJ·mol-1、晶化初始激活能E x为351.39kJ·mol-1、晶化峰的激活能E p为401.36 kJ·mol-1,Cu46Zr44Al5Nb5BMG具有良好的热稳定性,由TTT曲线计算非晶形成的临界冷却速率约为3.985 K·s-1。晶化类型主要为扩散控制的共晶型转变,随着晶化量的增大,阶段激活能呈减小的趋势。初始晶化阶段的晶化温度较高,主要是形核和微小晶粒的长大,需要克服较大的能量势垒,而随着温度的降低,晶粒的不断形成,晶化过程演变为主要以形核为主,所需要克服的能量势垒相应减小。在T x+100℃等温晶化退火,析出Cu10Zr7和AlCu2Zr共晶相,随着保温时间的延长,析出相的尺寸和体积分数逐渐增加。     

熔体过热度对Zr基非晶合金力学性能和热稳定性能的影响

采用吸铸法制备Zr70Cu13.5Ni8.5Al8非晶合金,采用同步差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机对非晶合金显微结构进行表征和力学性能测试,并利用XRD和SEM对试样的相组成和的剪切带观察。研究发现：随着吸铸功率增加,热稳定性、玻璃形成能力不断提高;Zr70Cu13.5Ni8.5Al8非晶合金的锯齿流变现象越明显,综合力学性能越好,其中吸铸功率8 kW时,试样的屈服强度、抗压强度和塑性达到最值,室温综合力学性能最好,且剪切带分布情况最好,但是继续提高吸铸功率,力学性能反而变差。     

Zr对Y56Al24Co20非晶形成能力和热稳定性的影响

以Y56Al24Co20非晶合金为基础合金系,用廉价Zr替代部分高价Y,通过单辊急冷法成功地制备出Y56-x-ZrxAl24Co20(x=5,10,15)非晶合金;通过X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究其非晶形成能力和热稳定性.结果表明,随Zr含量增加,合金的非晶形成能力提高,但当Zr含量超过10%(摩尔分数)时,其非晶形成能力反而降低;Y46Zr10Al24Co20具有最大的非晶形成能力和良好的热稳定性.以上结果均从组元个数、原子半径、混合热和电负性的角度进行了实验论证.     

喷射沉积La_(62)Al_(16)(Cu,Ni)_(22)非晶合金坯体温度场模拟研究

采用ANSYS有限元法对喷射沉积La62Al16(Cu,Ni)22非晶合金的沉积坯温度场进行了模拟研究,计算了非晶沉积坯的冷却速度。结果表明,厚度为100 mm的沉积坯的冷却速度超过300 K/s,高于La62Al16(Cu,Ni)22非晶合金的临界冷却速度(100 K/s)。说明在一定的条件下,利用喷射沉积法能够制备出La62Al16(Cu,Ni)22块体非晶合金。     

Cu基块体非晶合金的高温均匀塑性流变行为研究

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-x Al7块体非晶合金为研究对象,利用差示扫描量热分析（DSC）、高温真空压缩实验等方法,对其高温均匀塑性流变行为进行研究。结果表明,Cu46Zr47Al7块体非晶合金的高温均匀塑性形变行为依赖于温度和应变速率,随着温度的降低或应变速率的增大呈现出牛顿流变向非牛顿流变的转变,该行为可以用基于自由体积的过渡态理论来进行定量描述。根据过渡态理论拟合出来的驱动体积大致相当于25~50个原子,驱动能为551kJ/mol,说明控制合金高温均匀形变的原子不会脱离周围原子而单独跃迁,其扩散涉及到多原子的协同运动。     

Ce对Al-Ni-Zr合金的非晶形成能力及力学性能的影响

加入Ce部分取代Al84Ni10Zr6合金中的Zr,用单辊旋淬法制备Al84Ni10Zr6-xCex(x=0~6,%)合金,利用X射线衍射、差示扫描量热和纳米压痕等试验分析方法研究Ce取代Zr对Al84Ni10Zr6合金的非晶形成能力及力学性能的影响。结果表明,用Ce代Zr可有效抑制α-Al、Al3Ni等初生晶体的形成,提高合金的非晶形成能力、显微硬度和弹性模量。x=0时,Al84Ni10Zr6合金具有完全晶体结构,显微硬度和弹性模量都较低。x=1~5时,合金具有晶体+非晶复合结构,增加Ce含量,则初生晶体相减少,合金的显微硬度和弹性模量提高。x=6时,Al84Ni10Ce6合金具有完全非晶态结构,显微硬度和弹性模量最高,分别达到4.29和94.99 GPa。x≥3时,合金出现明显的玻璃转变现象,过冷液相区ΔTx为11~16 K,约化玻璃转变温度Trg为0.46~0.48。     

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。     

激光功率对SLM制备非晶合金成形及晶化的影响

非晶合金以其独特的原子排列和优异的性能引起人们的广泛关注,但由于尺寸、晶化等问题严重限制了实际工程中的应用,激光增材制造技术具有高升温-冷却速率和逐点熔融沉积的特点,为制备非晶合金提供了新思路.本文采用选择性激光熔融成型技术制备Zr50Ti5Cu27Ni10Al8非晶合金.对制备出的样品的成分和组织结构进行了表征.结果...     

机械合金化制备Zr_(50)Al_(15)Ni_(10)Cu_(25)非晶合金粉末的非晶化机制

用Zr,Al,Ni和Cu的元素粉末,采用机械合金化的方法在转速为400 r/min、球料质量比20:1的条件下制备具有非晶结构的Zr50Al15 Ni10Cu25粉末,研究其非晶化机制。用X射线衍和扫描电镜分析粉末的结构、晶粒尺寸和形貌。结果表明:在球磨8 h后可使Zr50Al15 Ni10Cu25混合粉末非晶化,晶粒尺寸约80 nm;球磨过程中并没有出现任何过饱和固溶体或者中间合金相,非晶化过程是由于球磨过程中球磨罐和磨球对粉末的不断冲击、剪切、摩擦和挤压,使混合粉末中的晶粒极度细化而直接转变为非晶态颗粒,得到非晶粉末。     

镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。     

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。     

热处理对Cu50Zr42Al8块状非晶力学性能的影响

采用铜模吸铸法成功制备了Cu50Zr42Al8块状非晶,用纳米压痕法研究了铸态和低于玻璃化转变温度(Tg)退火后试样的力学性能,等温退火后试样的塑性增加而硬度和弹性减小。     

金属非晶态-过冷液态转变的比热容研究

利用DSC热分析法研究了Zr基及78Fe-9Si-13B非晶合金的比热容随温度的变化规律,发现Zr基非晶的比热容温度曲线与二级相变热容变化的规律十分相似,因此从热力学上证明了玻璃态与过冷液态之间的转变属于二级相变.78Fe-9Si-13B非晶合金的比热容温度曲线上仅存在一个λ形峰值,这显示居里温度与玻璃转变温度几乎相等,结构有序性与磁矩有序性的变化发生了重叠.     

Zr55Al10Ni5CU30大块非晶合金的研究进展

概述了Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金的制备方法及各种方法的特点，并在此基础上介绍了Zr55Al10Ni5Cu30的组织与性能及其晶化过程。