大块非晶合金在过冷液相区微塑性成形的研究进展

综述了大块非晶合金在过冷液相区微塑性成形的工艺、成形性能评价及有限元技术应用方面的研究进展.指出应用大块非晶合金在过冷液相区粘性流变特性的微塑性成形技术及分析和优化成形工艺的有限元技术发展迅速.展望了过冷液相区微塑性成形技术的进一步研究对大块非晶合金在MEMS典型精细零件加工方面应用的巨大推动作用.     

大块非晶合金过冷液相区的超塑性流变行为

大块非晶合金在过冷液相区内较低应变速率变形条件下呈现出牛顿型流变状态,并获得最佳塑性.其流变机制为一种与聚合物体系及无机玻璃相似的动力学行为.由于在超塑性流变过程中非晶相伴随有晶化现象的发生,因此,大块非晶合金的粘滞流变是一种非晶相-晶化相复相结构的变形行为.     

大块非晶合金的形成能力

通过对Ｚｒ－,Ｌａ－,Ｆｅ－,Ｍｇ－,Ｔｉ－,Ｎｄ－基合金系中,Ｔｒｆ,ΔＴｘ,Ｓ,Ｕ,Ｋｇｌ五个参数与临界冷却速度Ｒｃ之间关系的讨论来预测这些新型大块非晶形成合金的形成能力;结果发现参数Ｔｒｇ,Ｊ不能有效地反映这些合金系的ＧＦＡ,而参数ΔＴｘ,Ｓ,Ｋｇｌ较好地代表了这些大块非晶形成合金的ＧＦＡ。．     

大块非晶合金的形成能力

通过对Ｚｒ、Ｌａ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｄ基合金系中Ｔｒｇ、ΔＴｘ、Ｓ、Ｊ、Ｋｇｌ五个参数与临界冷却速率Ｒｃ之间关系的讨论来预测这些新型大块非晶形成合金的玻璃形成能力（ＧＦＡ）;结果发现参数Ｔｒｇ、Ｊ不能有效地反映这些合金系的ＧＦＡ,而参数ΔＴｘ、Ｓ、Ｋｇｌ较好地代表了这些大块非晶形成合金的ＧＦＡ。又由于Ｓ、Ｋｇｌ与ΔＴｘ成正比,所以将参数ΔＴｘ作为这些大块非晶形成合金ＧＦＡ最合适的判据;最后初步探讨了形成大ＧＦＡ的原因     

ZT3非晶合金在过冷液相区的塑性变形研究

目的 研究不同的应变速率和变形温度对Zr30.2Ti32.9Cu9Ni5.3Be22.6非晶合金(亦称ZT3)在过冷液相区塑性变形行为的影响。方法 首先,用真空非自耗电弧炉熔炼合金锭并吸铸成直径为8 mm、长度为60~80 mm的非晶合金圆棒;然后,通过等温晶化试验确定ZT3非晶合金在过冷液相区中对应不同温度时发生晶化转变所需的最短时间,并用热模拟试验机进行压缩变形的试验研究;最后,用X射线衍射仪测试ZT3非晶合金在过冷液相区塑性变形后的组织特性。结果 ZT3非晶合金在过冷液相区内的塑形变形行为与应变速率和变形温度有密切的关联性。不同的应变速率与变形温度都会对其塑性变形产生影响,但变形温度的影响比恒定应变速率更大。对ZT3非晶合金变形后的结构分析发现,应变速率对非晶态结构的影响大于温度。结论 ZT3非晶合金的等温晶化转变孕育时间最短为17 min,在小于17 min的时间内完成塑性变形即可抑制晶化转变的发生。当恒定应变速率为2×10^?3 s^?1时,将变形温度控制在355~375 ℃范围内有利于ZT3非晶合金在过冷液相区进行热压塑性成形。     

具有极大玻璃形成能力的多元大块非晶合金的研究进展

近十年来,一系列具有极大玻璃形成能力,极低的临界冷却速度的大块非晶合金相继被发现,各种新研制出的大块非晶合金有两个共同的特征：（１）具有多元合金成分;（２）具有较大的过冷液相区范围。本文综合评述了大块非晶合金的研究进展,最新成果,着重讨论了多元合金的玻璃形成能力及其改善途径。     

宽过冷液相区铁基非晶合金的形成和磁性

用熔体急冷法制备出具有明显的玻璃转变和较宽的过冷液相区的Fe-Co-(Nb)-Zr-B非晶合金,研究了热稳定性和软磁性能。结果表明,在Fe-Co-Zr-B四元合金中添加适量的Nb可以显著扩大过冷液相区,提高合金的热稳定性。当冷却速率降低时,急冷合金具有非晶和纳米晶的复相结构。非晶合金的饱和磁化强度随Nb含量的增加而减小。不同Nb含量的非晶合金的饱和磁致伸缩系数均较低。在低于晶化温度的温度下退火可以有效地降低矫顽力,改善软磁性能。晶化导致软磁性能降低。     

铁磁性大块非晶合金的最新动向

根据国内外发表的最新文献详细介绍了利用缓冷凝固技术制备的铁磁性大块非晶合金的研究开发现状。     

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.     

高强度Zr基大块非晶合金的研究进展

Zr基大块非晶合金具有极大的非晶形成能力,能在较低的冷却速率(＜103K/s)下用铜模铸造法制备.Zr基大块非晶合金的强度高达1.8GPa,具有高耐腐蚀性和优异的加工成形性能,在实际工程中有着广阔的应用前景.综述了Zr基大块非晶合金的制备方法、性能特点及主要应用,介绍了国内外在该领域的主要研究进展和研究动态.     

Al基块体金属玻璃的研究进展

Al基金属玻璃具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性,特别是其比强度高达330kN·m/kg,作为新结构材料在航空航天领域具有潜在的应用前景。近年不仅研发出了具有大过冷液相区以及能形成块体金属玻璃的Al基合金,还通过粉体温热固化成形工艺实现了Al基金属玻璃的大块体化,推动了其在实际生产中的应用。简述了有关Al基金属玻璃合金的玻璃形成能力、过冷液体热稳定性、力学性能及其粉末烧结体的组织和性能等方面的最新研究进展,并对其发展存在的问题进行了探讨。     

具有宽过冷液相区的Fe63Co7NbxZr10-xB20非晶态合金的热稳定性和磁性研究

利用单辊急冷法制备出厚约35μm宽5mm的 Fe63Co7NbxZr10-xB20条带,并研究了合金的热稳定性、非晶结构和磁性能.结果表明,含4at%Nb的Fe63Co7Nb4Zr6B20合金过冷液相区Δ Tx最宽,达到79K.合金系的饱和比磁化强度σs随着Nb含量的增加而线性减小.合金系经973K退火900s,由于α\|Fe等相的析出,使得合金的σs和Hc均迅速升高.     

Ce-Ga-Cu系非晶合金的热力学研究

通过差示扫描量热仪(DSC)利用三线法求出Ce_(70)Ga_xCu_(30-x)(x=4,6,10,12,15)系非晶合金过冷液体、熔体和晶体的热容及液体和晶体的热容差(ΔCP),并计算出液体相对于晶体的过剩焓(ΔHexc)、过剩熵(ΔSexc)和Gibbs自由能之差(ΔGl-s)。结果显示,对应于Ce-Ga-Cu系非晶合金低的玻璃转变温度(Tg),其液体的Kuazmann温度(TK)也较低。Ce-Ga-Cu系非晶合金的热力学参数ΔHexc、ΔSexc和ΔGl-s都随着Ga含量的增加而减小,这与玻璃形成能力(GFA)的变化趋势不相符。这说明对于Ce-Ga-Cu非晶合金体系,热力学驱动力不是控制非晶形成的主要因素,其他因素(比如动力学因素)可能是形成能力的关键因素。     

热氧化对Zr基块体金属玻璃腐蚀行为的影响

本文系统研究了空气中热氧化对Zr-Cu-(Nb)-Ag-Al-Be块体金属玻璃在含Cl~-溶液中腐蚀行为的影响。热氧化后:样品表面生成0.3~0.4μm厚的氧化层,层内Al和O富集;含Nb样品点蚀电位和自然腐蚀电位明显增大,不含Nb样品极化曲线却无明显变化;浸泡实验中样品表面的腐蚀坑密度显著降低,腐蚀坑内Cu富集、Zr贫化。X射线光电子能谱结果显示热氧化后含Nb样品表面含有Nb_2O_5和更低的Cu含量,而其它元素与不含Nb样品相似。因此,热氧化能更显著地改善含Nb样品耐蚀性能的原因可能是含Nb_2O_5的氧化膜更加致密,以及该氧化层能更有效阻碍Cl~-扩散。     

Ce70Ga8.5Cu18.5Ni3块体非晶合金的室温压缩塑性的显著尺寸效应

以新开发的Ce70Ga8.5Cu18.5Ni3块体非晶合金为研究对象,系统研究了试样尺寸对其室温下压缩力学性能的影响。不同直径的非晶合金采用铜模吸铸法获得,采用万能试验机测量不同尺寸样品的室温压缩力学性能,并用扫描电子显微镜观察断裂后样品的端口形貌,此外,还通过差示扫描量热法分析不同样品的热力学性质。结果显示,直径1.5mm非晶柱状样品具有1%的压缩塑性,并伴随有典型的锯齿流变现象。随着非晶柱状样品尺寸的增加,其塑性逐渐消失。断裂后的样品的端口形貌呈现出典型韧窝状形貌,并且韧窝的密度随着样品尺寸的增加而降低。热分析结果表明,不同尺寸的铸态样品的玻璃转变之前都有一个明显的焓回复过程,而且其焓回复放热量和样品尺寸有近似的反比关系。尺寸较小的非晶合金在制备过程中拥有更快的冷却速率,能够保留更多的自由体积,为剪切带形核提供更多的形核点,表现出较好的宏观塑性变形能力。     

大块金属玻璃焊接研究进展

综述了大块金属玻璃焊接领域的最新进展;介绍了成功焊接大块金属玻璃的不同方法,包括爆炸焊、电火花焊、电子束焊、用多层金属片进行焊接等熔化焊,以及固相下的摩擦焊.熔化焊接方法的成功,原因在于大块金属玻璃的玻璃态成型能力和在这些方法中高的线能量;而摩擦焊接的成功,则是由于金属玻璃在过冷液相区的热稳定性以及在该区域的超塑性和粘滞性.