具有大过冷液相温度区间的Cu基大块非晶合金的制备和机械性能

利用铜模铸造方法制备了具有大过冷液相温度区间的Cu-Zr-Ti-Ni系高强度Cu基大块非晶合金,对于Cu55Zr55Ti15Ni5合金,最大直径达5mm.过冷液相区温度范围ΔTx达45.48～70.98 K.Cu基玻璃合金棒表现出非常高的机械性能和明显的塑性,对于Cu50Zr25Ti15Ni10、Cu55Zr25Ti15Ni5和Cu54Zr22Ti18Ni6合金,压缩断裂强度分别达2155MPa、2026MPa和1904MPa,维氏硬度分别达674、678和685.加入Co元素扩大了CuZr-Ti-Ni系合金的ΔTx,Cu50Zr22Ti18Ni6Co4合金的ΔTx高达74.5K.     

大块非晶合金的性能、制备及应用

综述了大块非晶合金的性能、制备方法及应用，对比了吸铸法制备的棒状Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5,Zr57Cu20Al10Ni8Ti5,Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10(原子分数)大块非晶样品的过冷温度区间宽度(△Tx)，给出了3种大块非晶合金系列的热稳定性参数Tg、Tx及△Tx，提出了大块非晶合金领域存在的问题及发展方向．     

Zr基大块非晶合金成分的等电子浓度和等原子尺寸判据

制备了6种合金Zr65.5Al5.6Ni6.5Cu22.4,Zr65.3Al6.5Ni8.2Cu20,Zr65Al7.5Ni10Cu7.5,Zr64.8Al8.3Ni11.4Cu5.5,Zr64.5Al9.2Ni13.2Cu13.1和Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6,共晶成分位于合金Zr64.5Al9.2Ni13.2Cu13.1和合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6的成分之间，这6种合金均显示了非晶相的形成和较宽的过冷液相区范围△Tx值，以及较大的约化玻璃转变温度Trg值，除合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6的△Tx值为87K外，其余5种成分合金的△Tx值均在97K以上，最宽的达105K，表明这6种合金是一个具有大玻璃形成能力和高热稳定性的非晶合金系列，合金Zr63.8Al11.4Ni17.2Cu7.6是6种合金中玻璃表成能力和热稳定性最高的，其Tg，Tx和Trg值最高，Inoue非晶合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5并不是最佳非晶成分，提出以等电子浓度和等原子尺寸规律作为设计大块非晶合金成分的判据。     

微量元素对Cu-Zr-Al系非晶合金性能的影响

通过对直径为3mm成分为Cu50Zr43Al7、(Cu50Zr43Al7)100-xYx(x=2,5)、(Cu50Zr43Al7)100-xAgx(x=6,7)的非晶合金进行X射线衍射(XRD)和差分扫描量热(DSC)的测试分析,研究了微量元素Ag、Y对Cu50Zr43Al7块状非晶的玻璃形成能力和热稳定性的影响。结果表明,添加适当微量的Ag和Y元素,提高了合金的热稳定性和玻璃形成能力,但Ag元素比Y元素的作用要更加显著。利用动电位极化法对各非晶合金在3.5%NaCl溶液中的电化学测试表明,各非晶合金的耐腐蚀性均远远好于相应的晶态合金。添加了微量的Ag、Y元素提高了Cu50Zr43Al7非晶合金的耐蚀性能,Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的腐蚀电流密度比Cu50Zr43Al7的降低了1～2个数量级。     

压力及制备条件对大块非晶合金结构的影响

大块非晶合金又称大块金属玻璃,是一种具有特殊结构与性能的新型金属材料.本文利用同步辐射XRD技术研究了常压和11.6GPa压力下Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金结构以及0～50GPa压力范围内Fe60Co10Zr8Mo5Nb2B15大块非晶形成合金结构特征的演变.另外,利用同步辐射XRD研究了冲击波处理和水淬条件下制备的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金微观原子构型的差异.研究表明,压力与制备条件对大块非晶合金的结构均有一定影响,本研究对深入了解大块非晶合金结构本质及进一步开发该类材料具有重要理论和现实意义.     

Zr基块体非晶合金的成分设计及其性能研究

根据二元共晶混合法设计Zr-Cu-Ni-Al非晶合金成分,利用铜模吸铸法制备Zr-Cu-Ni-Al合金棒材.采用XRD、DSC、SEM及准静态压缩实验研究了所设计合金的非晶形成能力和力学性能.结果表明:所设计的Zr-Cu-Ni-Al合金均为非晶态结构,其过冷液相区(ΔTx)均超过65 K,有较好的非晶形成能力,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7合金的ΔTx最宽,达到82 K;合金的塑性变形能力由低到高依次为:Zr57 Cu18.67 Ni8 Al16.33、Zr56.36 Cu20.53-Ni7.6 Al15.51、Zr54.4 Cu26.13 Ni6.4 Al13.07和Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7的塑性达到5.5％,抗压强度达到1885 MPa,其他三种合金的塑性均不足2％.剪切带的增殖和交互作用与非晶合金的塑性和强度密切相关.合金试样断口中均有熔滴存在,这表明在合金变形过程中,断裂处的合金组织发生了粘性流动,并伴有脉纹产生.合金在塑性变形中均发生了锯齿流变,锯齿流变与自由体积的变化密切相关.     

新型Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10大块非晶态合金的制备及其室温单轴压缩断裂行为

应用铜模真空吸铸法制备直径达5mm的棒状新型Zr57Nb5Cu154Ni12.6Al10大块非晶样品.X射线衍射检测证明样品完全为非晶态.通过等温示差扫描量热法(DSC)测试了Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10大块非晶的晶化动力学效应,同时研究了大块非晶合金的室温单轴压缩变形和断裂行为.结果表明:Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10块体非晶晶化过程具有动力学效应;其室温压缩变形过程主要表现为弹性变形;断裂面与压缩方向约呈45°,断口呈现典型的脉状花样.     

用渗流铸造法制备Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料

用渗流铸造法制备出以Zr55Al10Ni5Cu30合金为基体，以W丝束为增强相的大块非晶复合材料，采用X-射线衍射分析了基体的相组成，在扫描电镜（SEM）下观察了反应界面的形貌，利用电子探针研究了元素的迁移情况，通过改变渗流温度和时间。研究了W丝和基体间界面的作用过程，选择适当的渗流温度和时间，可以制备出长65mm直径4.3mm的大块W丝束增强Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料，在一定范围内提高渗流温度降低渗流时间或降低渗流温度延长渗流时间能得到同样的结果，在渗流铸造前，液态金属的过热有利于提高基体的非晶形成能力，降低渗流铸造时产生的缺陷。     

锆基大块非晶合金及其晶化合金在0.5mol/L H2SO4中的腐蚀行为研究

根据合金的DSC曲线制定了Zr60Al15Ni25、Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5和Zr65Al10Ni10Cu15等锆基大块非晶合金的等温退火工艺,获得了与非晶态合金具有相同成分的晶化合金。通过研究非晶态合金和晶化合金在0.5mol/L H2SO4中的极化曲线,结合扫描电镜(SEM)和能量散射X射线谱(EDS)分析,发现,在0.5mol/LH2SO4中非晶态合金和晶化合金都具有非常优异的耐腐蚀性能,但非晶合金的耐腐蚀性能要比晶化合金稍好。这主要是因为晶态合金的结构中不存在晶界、位错等缺陷,同时非晶态合金中的组元具有很高的活性,使合金更快地进入钝态。     

Ti对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响

四元非晶形成体系中，具有相对较大玻璃形成能力和热稳定性的合金成分点位于该四元成分图的等电子浓度面和等原子尺寸面的交线上。本文以Zr60Al20Ni20非晶合金的电子浓度和原子尺寸为基础，根据等电子浓度和等原子尺寸判据，添加Ti元素，设计了一系列Zr-Ti-Al-Ni四元合金，分析了Ti元素对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响。研究发现，在较低的Ti含量情况下，样品主要由非晶相组成，Ti的加入降低了合金的热稳定性和玻璃形成能力。     

Effect of Minor Alloying on Crystallization Behavior and Thermal Properties of Zr_(64.5)Ni_(15.5)Al_(11.5)Cu_(8.5) Bulk Amorphous Alloy

Minor alloying plays an important role in the synthesis and improvement of thermal stability of bulk metallic glasses(BMGs).The present study was conducted to investigate the effect of minor additions of Y,Ti and Nb on the crystallization behavior and the thermal properties of Zr64.5Ni15.5Al11.5Cu8.5 alloy.Thermal parameters and the activation energies for crystallization were calculated for four(Zr0.645Ni0.155Al0.115-Cu0.085)100-xMx(M=Y,Ti and Nb,while x=0,2 at.) alloys.The present alloys have wide supercooled liquid region of ≥87 K.Maximum activation energy was found to be greater than 300 kJ/mol for the base alloy.Four crystalline phases were identified in the samples annealed at 823 K for 20 min.Reduced glass transition temperature(Trg) and other thermal parameters such as γ,δ and β were improved by Y and Ti addition.Nb addition resists crystallization below annealing temperature 713 K,however,its effect on thermal properties is not very promising.     

大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的电子结构特征及电击穿行为

测定了大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5晶化前后的费米能级和各元素的电子结合能,研究了非品合金的电子结构特征和电击穿行为．测试并讨论了非晶材料场发射能力和耐电压强度的关系．结果表明,对于Zr基合金,非品态比品态合金具有更大的功函数．比较了Zr55Cu30Al10Ni5合金非晶态与晶态的耐电压强度数值,发现非晶态合金的耐电压强度数值比较分散,品化合金的耐电压强度相对比较集中．耐电压强度平均值表明,Zr基合金非晶态具有更好的耐电压能力．     

大块玻璃合金射流成形方法的研究

用射流成形方法制备出直径从Φ５ｍｍ到Φ１０ｍｍ的Ｚｒ基大块玻璃离态合金，研究了样品尺寸大小以及保护气氛中含氧量对形成玻璃态合金的影响，结果表明，样品尺寸越上，则合金达到的冷却速率越大，形成的玻璃态合金中析出结晶相越少，消除氧非均匀核的影响，可以减少消除大块玻璃态合金基体中的结晶析出，有利于获得更大尺寸的大块玻璃合金。     

Joining of Zirconia and Ti-6Al-4V Using a Ti-based Amorphous Filler

Polycrystalline ZrO2-3 mol.%Y2O3 was brazed to Ti-6Al-4V by using a Ti47Zr28Cu14Ni11(at.%) amorphous ribbon at 1123-1273 K in a high vacuum. The influences of brazing temperature on the microstructure and shear strength of the joints were investigated. The interfacial microstructures can be described as ZrO2/TiO+TiO2+Cu2Ti4O+Ni2Ti4O/α-Ti+(Ti,Zr)2(Cu,Ni) eutectic/acicular Widmanst¨aten structure/Ti-6Al-4V alloy. With the increase in the brazing temperature, the thickness of the TiO+TiO2+Cu2Ti4O+Ni2Ti4O layer reduced, the content of the α-Ti+(Ti,Zr)2(Cu,Ni) eutectic phase decreased, while that of the coarse α-Ti phase gradually increased. The shear strength of the joints did not show a close relationship with the thickness of the TiO+TiO2+Cu2Ti4O+Ni2Ti4O layer. However, when the coarse (Ti,Zr)2(Cu,Ni) phase was non-uniformly distributed in the α-Ti phase, or when α-Ti solely situated at the center of the joint, forming a coarse block or even connecting into a continuous strip, the shear strength greatly decreased.     

Glass-Forming Ability for Nd_(70-x)Fe_(20)Al_(10)Y_x and Nd_(60-x)Fe_(30)Al_(10)Y_x Alloys

The glass-forming ability (GFA) of Nd70-xFe2oAl10Yx and Nd60-xFe30Al10Yx (0< x <15) alloys produced by Cu mold casting was investigated. Except Y=5 at. pct, bulk amorphous Nd70-xFe20Al10Yx alloys up to 2 mm in diameter were obtained. The GFA for Nd60-xFe30Al10Yx alloys, however, was found to decrease with increase of Y due to the increasing compositional deviation from the original eutectic point of Nd60Fe30Al10 alloy. The Nd60Fe20Al10Y10 and Nd60Fe30Al10 alloy exhibit the largest GFA and can be cast into bulk amorphous cylindrical specimens of 3 mm in diameter. The melting temperature or/and the reduced crystallization temperature is closely related to the GFA of Y-containing alloys. The bulk amorphous cylinder for the Nd55Fe20Al10Y15 alloy shows a distinct glass transition temperature and a wide supercooled liquid region before crystallization. The crystallization temperature, Tg, and the supercooled liquid region, TX, are 776 K and 58 K, respectively. The GFA and thermal stability of the Nd-Fe-AI-Y a     

Structure Evolution of Bulk Metallic Glass Zr52.5Ni14.6Al10Cu17.9Ti5 during Annealing

To whom correspondence should be addressedE-mail: heguo@bj.col.com.cn1. IDtroductionBulk metallic glasses["2] with size of more than micrometers in three dimensions can be produced evenby conventional technological methods such as metallic mold casting[3] ) high pressure die casting[4], waterquenching('l, melt injection casting[6], unidirectionalzone melting['] etc., because they have very lowercritical cooling rate for glass transformation duringcooling from liquid. Such large glass--forming…     

Er对ZrCuNiAl非晶合金结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响

以(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xEr_x(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,原子分数,下同)系块体非晶合金为研究对象,通过改变微量元素Er的含量来研究Er对非晶合金的结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响。结果表明:添加Er元素所制备出的试样都是完全非晶结构的合金。随着Er含量的增加,各试样的弹性模量呈现出先增大后减小,压缩塑性应变呈台阶式上升,x=0,x=0.5,x=1试样的塑性应变在4%的范围内波动;x=1.5,x=2,x=2.5试样的塑性应变在11%的范围内波动;x=3试样的塑性应变最高,其值为23.19%,弹性模量为37.76GPa,屈服强度为1604MPa,抗压强度为2068MPa,断裂强度为2060MPa;随着Er含量的增加,锆基非晶合金的热稳定性和非晶形成能力均先减小后增大。     

Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的制备及其耐蚀性能

块体非晶合金的耐蚀性能与合金元素本身的特性及合金成分密切相关.采用铜模吸铸法制备了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析法(DSC)和差热分析法(DTA)考察了合金的非晶特性和热力学属性,通过电化学极化试验和盐雾腐蚀试验测试了合金的耐蚀性.结果表明,制备的Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金为完全的非晶相,且具有较大玻璃形成能力和热稳定性;腐蚀电流密度仅为12.6 nA/cm~2,经144 h盐雾试验无质量变化,表明合金具有优异的耐腐蚀性能.