Ti-Cu-Ni-Zr合金的玻璃形成能力与力学性能

采用"二元共晶混合"法设计出富Ti的Ti_(41.5)Cu_(40.1)Ni_(10.8)Zr_(7.6)、Ti_(40.7)Cu_(40.8)Ni_(10.5)Zr_8和Ti_(39.2)Cu_(42)Ni_(10.1)Zr_(8.7)合金成分,用水冷铜模铸造法制备出直径为2 mm合金棒。采用X射线衍射仪表征合金微结构,采用示差扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)测试热力学数据。结果表明,富Ti的Ti_(39.2)Cu_(42)Ni_(10.1)Zr_(8.7)合金具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达2 mm,其过冷液态区ΔTx,参数γ值分别为39 K和0.385,高于其它两种合金;而临界尺寸小于2 mm的Ti_(40.7)Cu_(40.8)Ni_(10.5)Zr_8合金的约化玻璃转变温度Trg值却最大。通过吉布斯自由能(ΔG)计算,发现Ti_(39.2)Cu_(42)Ni_(10.1)Zr_(8.7)合金ΔG值小于其它两种合金。玻璃形成能力较好的Ti_(39.2)Cu_(42)Ni_(10.1)Zr_(8.7)合金具有0.4%塑性形变,屈服强度高达1901 MPa,抗压强度高达2025 MPa。     

四元Cu-Ti-Ni-Zr合金玻璃形成能力与力学性能

采用"二元共晶混合"法设计富Cu基Cu-Ti-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Cu-Ti-Ni-Zr合金棒材。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究合金的玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Cu_(49.64)Ti_(35.08)Ni_(7.69)Zr_(7.6)合金具有较高玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm;而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔTx和参数γ值最小,分别为26 K和0.385;另外,约化玻璃转变温度Trg值却与临界直径小于3 mm的Cu_(51.1)Ti_(34.1)Ni_(7.2)Zr_(7.6)合金的Trg值相等。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Cu_(49.64)Ti_(35.08)Ni_(7.69)Zr_(7.6)和Cu_(51.1)Ti_(34.1)Ni_(7.2)Zr_(7.6)非晶合金分别具有0.75%和0.28%的塑性,而Cu_(48.18)Ti_(36.06)Ni_(8.16)Zr_(7.6)非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。通过锯齿流变应力降分析,发现剪切带稳定扩展应力降大于剪切带萌生或缓慢扩展时应力降,且塑性较好的剪切带萌生应力降约大于近似脆性材料剪切带萌生应力降,而剪切带萌生应力降小于5 MPa。     

Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金玻璃形成能力与力学性能

采用"二元共晶混合"法设计富Ti基Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒材。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究合金的玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高玻璃形成能力,其中Ti_(38)Cu_(45.26)Ni_(9.14)Zr_(7.6)合金最大临界直径为3 mm;Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力与Trg值关系较大,而与ΔTx、γ值关系较小。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti_(38)Cu_(45.26)Ni_(9.14)Zr_(7.6)非晶合金具有屈服强度1 937 MPa,断裂强度2 071 MPa,且具有0.6%的塑性,而Ti_(39)Cu_(43.8)Ni_(9.6)Zr_(7.6)非晶合金断裂机制为完全脆性断裂;对于完全脆性断裂的Ti_(39)Cu_(43.8)Ni_(9.6)Zr_(7.6)非晶合金,主剪切面和次剪切带可能同时发生。     

Ti-Cu基非晶合金玻璃形成能力与力学性能

基于"二元共晶混合"法设计Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能材料试验机和扫描电镜(SEM)研究了Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm;Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力近似相等,而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔTx,参数γ,约化玻璃转变温度Trg也近似相等。Ti_(32.3)Cu_(47.6)Ni_(7.9)Zr_(12.2)和Ti_(31.6)Cu_(48.2)Ni_(7.7)Zr_(12.5)大块非晶合金分别具有0.7%和0.2%的塑性,而Ti_(30)Cu_(49.5)Ni_(7.2)Zr_(13.3)和Ti_(28.55)Cu_(50.7)Ni_(6.75)Zr_(14)大块非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金塑性越大,其剪切带数量越多且扩展深度越大,反之亦然。另外,对于塑性材料,锯齿流变振幅越大,对应样品表面剪切带扩展深度越明显;锯齿流变振幅越小,对应样品表面剪切带扩展深度越浅;近似脆性材料的锯齿流变对应次剪切带萌生,而对于完全脆性大块非晶合金,在应力-应变曲线上并未发现锯齿流变现象,相应的在样品外表面也并未发现次剪切带。     

Cu添加对La-Al-Ni合金玻璃形成能力的影响

对La_(62)Al_(14)Ni_(24-x)Cu_x合金的玻璃形成能力和热力学性能进行了研究。结果表明,通过微量Cu元素的添加,La_(62)Al_(14)Ni_(24)的玻璃形成能够得到了显著提高,临界直径由原来的2 mm增加到10 mm。其中,具有高玻璃形成能力La_(62)Al_(14)Ni_(14)Cu_(10)合金的过冷液相区(ΔT_x)为39 K,高于其余的金属玻璃。在热力学框架内讨论不同合金的玻璃形成能力,研究发现,在目前所研究的La-Al-Ni-Cu中,玻璃形成能力越高,过冷液态区ΔT_x,参数γ与约化玻璃转变温度Trg值越大。     

La-Al-Cu-Ni合金玻璃形成能力与力学性能

对La-Al-Cu-Ni合金玻璃形成能力、热力学性能和力学性能进行了研究。结果表明,La_(62)Al_(14)Cu_(14)Ni_(10)大块金属玻璃具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达14 mm,另外具有较宽的过冷液相区(61 K),较低的玻璃转变温度(400 K)。不同的玻璃形成能力在热力学框架内进行了讨论。La-Al-Cu-Ni合金玻璃形成能力与过冷液态区ΔTx以及参数γ关系较小,且与约化玻璃转变温度Trg关系较大。La_(62)Al_(14)Cu_(17)Ni_7、La_(62)Al_(14)Cu_(14)Ni_(10)和La_(62)Al_(14)Cu_(12)Ni_(12)合金断裂强度超过600 MPa。该合金具有好的力学性能,可作为工程材料使用。     

不同GFA锆基非晶的内耗行为

利用内耗法研究了5种不同GFA(非晶形成能力)的锆基非晶(分别为Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)、Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)、Zr_(45)Cu_(45)Ag_5Al_5、Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu1_(7.5)、Zr_(57)Ti_5Al_(10)Cu_(20)Ni_8的力学行为,探索了内耗与GFA之间的关系。内耗温度曲线结果表明,GFA越大,非晶试样所产生的内耗峰值越高,且通过计算过冷液相区的激活能与从内耗的物理意义相联系,提出了一个表征同种体系GFA的新参数—内耗峰峰值。此外根据内耗频率曲线考察了不同GFA的锆基非晶的力学弛豫行为,GFA越大,其在过冷液相区内原子失稳的数量越多,力学弛豫时间越短。     

混合热对Zr基金属玻璃体形成和稳定性的影响

用熔融自旋技术制备了Zr_(1-x)M_x(M=Fe,Co,Ni,Cu和Pd)和Cu_(67.5)Ti_(32.5)合金玻璃体。用变换转鼓切线速度的方法,确定了上述合金形成玻璃态的临界切线速度为31m/s。所有合金玻璃体经X射线衍射分析证明为玻璃态结构。用示差扫描量热器,以不同的升温速率测量了它们的热行为。在Fe_(24)Zr_(76),Ni_(24)Zr_(76)合金玻璃体中呈现出一个放热峰,而Co_(21)Zr_(79),Pd_(24.5)Zr_(75.5),Cu_(45)Zr_(55)和Cu_(67.5)Ti_(32.5)则有两个或三个放热峰。用Kissinger技术确定了各个合金玻璃的结晶激活能。最后讨论了由Miedema模型计算的二元合金的混合热对合金玻璃体形成和稳定性的影响。     

EFFECT OF HEAT OF MIXING ON FORMATION AND STABILITY OF Zr-BASE METALLIC GLASSES

用熔融自旋技术制备了Zr_(1-x)M_x(M=Fe,Co,Ni,Cu和Pd)和Cu_(67.5)Ti_(32.5)合金玻璃体。用变换转鼓切线速度的方法,确定了上述合金形成玻璃态的临界切线速度为31m/s。所有合金玻璃体经X射线衍射分析证明为玻璃态结构。用示差扫描量热器,以不同的升温速率测量了它们的热行为。在Fe_(24)Zr_(76),Ni_(24)Zr_(76)合金玻璃体中呈现出一个放热峰,而Co_(21)Zr_(79),Pd_(24.5)Zr_(75.5),Cu_(45)Zr_(55)和Cu_(67.5)Ti_(32.5)则有两个或三个放热峰。用Kissinger技术确定了各个合金玻璃的结晶激活能。最后讨论了由Miedema模型计算的二元合金的混合热对合金玻璃体形成和稳定性的影响。     

具有高非晶形成能力的高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)（英文）

用铜模吸铸法成功地合成了由2个固溶体相构成的高熵合金(HEA)Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)和相同成分的非晶态合金(HE-BMG)。实验结果表明该成分的高熵合金具有高的非晶形成能力。铸态高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)的抗压强度为1127 MPa。该合金表现出良好的抗回火性能,经750°C处理2 h后,该合金硬度保持在8260 MPa。     

一种Zr基非晶合金/纯铜焊接组织研究

以玻璃形成能力较强的Zr基非晶合金作为研究对象,对Zr_(41.2)Ti_(13.8)Ni_(12.5)Cu_(10)Be_(22.5)非晶合金初始显微结构进行分析,采用热压法对Zr基非晶合金/纯铜的进行了焊接。研究结果表明:通过氩气保护热压法可成功实现Zr基非晶合金/纯铜的焊接,并达到原子级别的冶金结合。当扩散温度为653 K时,在界面附近非晶基体处基本保持非晶态,但是当温度为663 K时,在靠近非晶侧有大量纳米晶形成。因此,扩散温度是影响Zr基非晶合金/纯铜界面微结构的关键因素。     

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。     

Ni50Ti30Zr20与Ni50Ti50合金摩擦磨损性能对比研究

目的以Ni_(50)Ti_(50)合金为参照物,研究Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的摩擦磨损性能。方法采用非自耗真空电弧熔炼炉炼制Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金,在合金铸锭上切取样品,以Ni_(50)Ti_(50)合金为对比样品,通过能谱测试(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度(HV)测试、摩擦磨损测试、扫描电镜测试(SEM)和3D形貌测试,分别评价Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金与Ni_(50)Ti_(50)合金的成分、相组成、显微硬度、耐磨性、磨痕形貌和磨损体积。结果XRD结果显示,Ni_(50)Ti_(50)和Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金室温分别由B2奥氏体和B19’马氏体相组成。显微硬度测试结果表明,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)和Ni_(50)Ti_(50)合金的显微硬度值分别为(381.64±7.32)HV和(230.58±6.74)HV。从形貌图可以看出,两种合金磨损后,磨痕形貌主要由剥层组成。从磨痕能谱分析得出,摩擦实验后,样品表面O和Si元素含量明显增加。根据摩擦系数曲线和磨痕三维形貌图发现,同样载荷下,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的摩擦系数和磨损体积均小于Ni_(50)Ti_(50)合金,在载荷为20 N时,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的磨损体积为0.078 mm~3,Ni_(50)Ti_(50)合金的磨损体积为0.084 mm~3。结论Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)与Ni_(50)Ti_(50)合金的磨损机制均为疲劳磨损,两种合金在摩擦实验过程中均会发生氧化,同时磨球会有部分剥落到合金磨痕剥层中。Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的耐磨性优于Ni_(50)Ti_(50)合金。     

铜基块体非晶合金硬度及弹性模量纳米压痕研究（英文）

分别采用加载速率控制、载荷控制和循环加载3种不同的纳米压痕模式研究了2种铜基大块金属玻璃Cu__(59)Zr_(36)Ti_5和Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的硬度和弹性模量。当加载速率不超过5 mN/s时,试样的杨氏模量随加载速率而变化。Cu__(59)Zr_(36)Ti_5和Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的弹性模量均随峰值载荷和加载速率的增加而降低。但峰值载荷和加载速率对硬度影响不大。循环加载使Cu__(59)Zr_(36)Ti_5产生轻微加工硬化,而Cu_(61)Zr_(34)Ti_5则不显示这样的结果。而且,Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的硬度和模量都明显高于Cu__(59)Zr_(36)Ti_5。     

(Ti_(0.361)Zr_(0.332)Ni_(0.058)Be_(0.249))_(91)Cu_9非晶合金浇注尺寸对力学性能的影响

使用铜模铸造法制备了不同直径的(Ti_(0.361)Zr_(0.332)Ni_(0.058)Be_(0.249))_(91)Cu_9非晶合金。分别采用X射线衍射仪、扫描电镜、力学性能试验机和差示扫描量热仪对合金的相组成、断口、力学性能以及热物性进行了研究。结果表明:所制备的样品均为单一的非晶结构,压缩断口的脉状纹密度随浇注直径的降低而增加。在屈服强度和断裂强度变化不大的情况下,材料的塑性应变由浇注直径为4 mm时的0.33%增加至浇注直径为2 mm时的1.21%。计算和推断了三种浇注直径下的放热焓和自由体积数量,并通过自由体积理论解释了浇注尺寸对材料塑性的影响。     

具有最优玻璃形成能力的Zr-Co(Cu)-Al大块金属玻璃及其压缩性能（英文）

采用铜模吸铸法在三元Zr_(56)Co_(28)Al_(16)和四元Zr_(56)Co_(28)-xCuxAl_(16)(x=2,4,5,6,7,摩尔分数,%)非晶合金中形成大块金属玻璃(BMGs)。本研究主要目的是找到四元Zr Co(Cu)Al合金中形成大块金属玻璃的最优成分,并提高母合金的塑性。采用X射线衍射(XRD)技术、透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)研究非晶合金的结构及其玻璃形成能力(GFA)。此外,利用压缩试验、显微硬度、纳米压痕和扫描电镜(SEM)讨论塑性提高的可能机制。含铜合金中玻璃形成能力最强的是Zr_(56)Co_(22)Cu_6Al_(16)合金,与基体合金相似。此外,Zr_(56)Co_(22)Cu_6Al_(16)大块金属玻璃的塑性从基体合金的3.3%显著增加到6%。最后,结合铜和钴的正混合热,讨论合金塑性和GFA的变化。     

Cu含量对钛镍基非晶复合材料的组织和力学性能的影响（英文）

采用铜模吸铸法成功制备Cu含量不同但直径相同的TiN i基非晶复合材料试样 (Ti_(0.5)Ni_(0.5))_(100-x)Cu_x,研究Cu含量(x=0,10,15,20,25,30,35,40)对TiN i基非晶复合材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,在铜的含量x=20时,合金断裂强度和塑性应变都很高,此时合金具有最优良的综合性能。随着x值的增大, (Ti_(0.5)Ni_(0.5))_(100-x)Cu_x合金的非晶形成能力呈现一个从上升、降低再到上升的波形变化,但总体呈现降低趋势。Cu元素在TiN i基复合材料中的适量添加(x≈25)可以提高TiN i基非晶材料的塑性,但添加量较多(x30)时,既不能提高合金的非晶形成能力又不能提高合金的强度。在x=15时,合金有最高的断裂强度2440 MPa,达到了较高的屈服强度1471MPa,且其产生了17.15%的塑性应变,在x=25时,合金塑性应变有所提高,塑性变形达到了21.35%。     

W颗粒/Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)基非晶复合材料在3%NaCl溶液中的腐蚀行为研究

通过电化学测试、浸泡实验以及表面分析,研究了50%体积含量的W颗粒/Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)基非晶复合材料在3%(质量分数) NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在3%NaCl溶液中,该复合材料表面由于W颗粒与非晶合金基体相的偶对效应而形成了局部腐蚀微电池,其中非晶基体部位作为局部阳极区其表面的腐蚀溶解加速,复合材料的腐蚀电流密度增大,其耐蚀性能明显低于Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)非晶合金。50%W颗粒的加入对该复合材料的耐点蚀性能基本没有影响,在3%NaCl溶液中基体非晶部位发生了均匀的腐蚀溶解,该非晶复合材料具有较好的耐点蚀性能。     

Ni/Cu比对锆基非晶合金热稳定性与力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了直径为2 mm的Zr_(70)Al_8Cu_(22-x)Ni_x(x=8.5,9,9.5,10,10.5,11)合金,通过差示扫描量热法(DSC)、单轴压缩实验等方法研究了Ni/Cu比对Zr基非晶合金热稳定性与力学性能的影响。结果表明,随Ni/Cu比增加,过冷液相区宽度ΔTx基本在80~81 K之间,但Ni/Cu比为0.63和0.76时对应较高的ΔTx,在Ni/Cu比为0.76时,热稳定性达到最大值89 K,热稳定性较好;随Ni/Cu比增加,塑性应变整体呈下降趋势,但在Ni/Cu比为0.76时出现反常增大,具有良好的塑性,屈服强度整体呈下降趋势,其变化的规律性不强,存在波动性。弹性模量在Ni/Cu比为0.63时达到最大值80 GPa,其余Ni/Cu比合金则在58~65 GPa范围内变化;总体来讲,Ni/Cu比为0.63时的合金塑性应变、屈服强度及弹性模量E均达到最大值。     

Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)合金粉体的晶化过程

利用机械合金化技术制备了Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)合金粉体,发现球磨后的合金粉末颗粒直径大致在微米量级。球磨时间越长,非晶化程度越高,合金化现象更明显。退火态的合金粉末中出现了NiTi、Ni_2Zr和ZrO_2等相,证明退火使得Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)粉末实现了从非晶态向晶态转变的晶化过程。