锆基非晶合金准静态循环加载过程滞弹性行为的反速率依赖性

在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可用于描述锆基块体非晶合金的剪切带空间增殖能力。     

纳米晶化对锆基非晶合金动态压缩性能的影响

以铸态Zr-Cu-Ni-Al-Nb非晶合金为材料,通过控制退火保温时间获得部分纳米晶化非晶合金,并采用DSC、XRD、HRTEM、SEM、准静态及动态压缩等手段,研究了纳米晶化对非晶合金在不同应变率下的抗压强度以及断裂机制的影响。结果表明,随着退火保温时间的增加,锆基非晶合金内部纳米级晶化相的体积分数及尺寸均增加。退火态非晶合金的抗压强度随着保温时间增加先增大后减小;应变率变化也会影响其抗压强度,从1×10~(-3)s~(-1)增加到1×10~3s~(-1)时强度降低,继续增加到3×10~3s~(-1)时强度有所升高。不同程度的纳米晶化对非晶合金的断裂特征产生影响,随着晶化程度的增大,压缩试样的断口形貌从脉状花样向类准解理特征再向河流状花样转变。     

超声波能流密度对Zr基非晶合金常温塑性性能的影响

采用频率为20 k Hz及振幅分别为0,19,27,36和43μm的超声辅助振动,对Zr基非晶合金进行微压缩预处理,然后进行准静态压缩断裂试验,对断口进行扫描电镜(SEM)观察,使用ABAQUS模拟该过程,并基于超声波能流密度I表征对Zr基非晶合金常温塑性性能的影响。结果表明:Zr基非晶合金变形区域发生剪切变形,以韧性断裂起主要作用;随着振幅或频率增大,弹性模量降低,等效应力分布更加均匀,应变增大,塑性变形越好,成形能力提高;当能流密度I超过9. 41×10~8W·m~(-2)左右时,非晶合金的可成形性随着超声波能流密度I的增大而降低。     

非晶合金准静态循环加载过程滞弹性行为的反速率依赖性

在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的微观结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可以作为表征块体非晶合金剪切带空间增殖能力的参数。     

W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片冲击释能特性研究

采用准密封箱冲击超压实验,研究了W骨架/Zr基非晶合金复合材料的在不同冲击速度下和靶板厚度下的冲击释能特性。并根据温度控制含能结构材料冲击诱发化学反应的热动力学理论,拟合了材料反应的表观活化能E_a和反应系数n,分析了材料的热化学反应特性。结果表明,材料冲击超压峰值与冲击速度正相关,其激发反应阈值为766m/左右,在相同速度下,有使破片靶后释能效率最大化的最优靶板厚度,但在8mm厚钢靶范围内,前板厚度对冲击释能特性影响不大。材料冲击激发化学反应的冲击压力阈值P_c=18.37GPa,对应的理论温度阈值T_c=3736.6K。材料反应效率随着冲击压力和击波温度的增加而增加,在40GPa冲击压力范围内,材料并未完全反应,其理论反应效率达到61.5%。     

锆基非晶合金的研究进展与应用

概括了锆基非晶系的各种体系，介绍了制备锆基非晶的各种方法，综述了锆基非晶的力学性能、物理性能及抗腐蚀性能。分析了锆基非晶在晶化过程中的热稳定性和动力学，以及晶化过程中的纳米晶、准晶与组织、结构的变化，并对锆基非晶合金的应用进行了评述。     

应变速率对锆合金塑性变形机制的影响

通过控制应变水平,采用热模拟准静态压缩和霍普金森压杆高应变速率压缩相结合的技术,实现了锆合金不同应变速率条件下的塑性变形。结果表明:锆合金准静态压缩和高应变速率压缩的主要区别在于变形后期。准静态压缩时,位错在晶粒内部塞积成为锆合金塑性变形的主要方式,导致基体晶粒内部累积取向差逐渐增加;而高应变速率压缩时,剪切带成为锆合金塑性变形的主要方式。剪切带塑性变形方式的出现,部分协调了锆合金的塑性变形,导致基体晶粒内部累积取向差较低。     

稀土元素Y、Gd和Sc在铜锆基非晶合金中的应用

总结了近年来国内外铜锆基非晶合金的研究进展,以铜锆基非晶合金为研究对象,分析了稀土元素Y、Gd和Sc在铜锆基非晶合金中的作用,包括净化熔体、脱氧、提高玻璃形成能力、改善其力学性能等,阐述了稀土元素在铜锆基非晶合金体系中的作用机理及应用情况,通过分析稀土元素的物理化学特性,合理选择稀土元素以改善铜锆基非晶合金的性能。     

锆基非晶合金与金属纤维网的复合工艺研究

采用压差铜模吸铸法在水冷铜坩埚中成功制备了铜网、不锈钢网与锆基非晶合金复合的新材料,采用x射线衍射及金相试验对其结构进行了表征,通过准静态力学性能试验对样品的力学性能进行了研究,并对准静态力学性能试验产生的压缩断口进行了扫描分析.结果表明,在不同吸铸功率下制备的样品中,吸铸功率为8 kW时材料的综合力学性能最好,其压缩极限强度达到1 542 MPa,弹性应变为2.9％,塑性应变为10.6％,其断口扫描图中出现的与塑性相关的脉状纹不断增多,甚至交互成韧窝.     

浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法以不同的浇注温度制备出四个一组直径3 mm的Zr55Al1ONi5Cu30合金试样,研究了浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力、力学性能和组织的影响.研究结果表明,提高浇注温度可以增加锆基块体合金非晶形成能力和热稳定性;当铸造电压从7 kV提高至10 kV时,过冷液相区△Tx和参数γ分别从73 K增至89K,从0.413增至0.417;同时在一定温度范围内提高浇注温度可以提高错基块体非晶合金的压缩断裂强度和轻微的降低塑性.当铸造电压升高至10 kV时,不但可以提高Zr55Al10Ni5Cu30合金试样的压缩断裂强度,同时提高其塑性,并对此原因进行了分析.     

Be对Al-La-Ni合金玻璃形成能力的影响(英文)

铍是半径最小的金属元素,它在锆基、钛基及其他很多种合金体系中显示出非常重要的作用,极大的提高了合金的非晶形成能力。基于这些特点,我们将铍引入铝基非晶合金,在AlLaNi合金中加入不同比例的铍(1at%～10at%),通过X射线衍射仪,扫描电镜,差热分析仪等研究合金的显微结构和铍对合金非晶形成能力及热力学参数的影响。结果显示1at%到5at%的铍的添加,提高了合金的玻璃形成能力,其中含有1at%铍的合金具有最高的玻璃形成能力及高的热稳定性。     

锆基块体非晶合金剪切带扩展过程的“应变硬化现象”

选择典型的锆基块体非晶合金Vit.105(Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5),采用小高径比准静态压缩试验,对合金进行两种不同方式的加载。通过对不同变形模式试样自由体积及维氏硬度的测定,研究了非晶合金的应变诱发体积扩张特性;讨论了剪切带空间增殖的微观机制。结果表明,非晶合金中应变诱发体积扩张过程发生于剪切带外部仅经受弹性应变的区域;剪切带扩展是一个"软化-硬化"的动态过程,这为剪切带的空间增殖创造条件。     

一种新型锆钛合金的动态力学行为研究

通过对一种新型锆钛合金在室温下的准静态压缩和不同温度下的动态压缩实验,发现该合金在准静态和动态压缩条件下均具有良好的强度和塑性,且随着应变速率的增加和温度的降低,合金强度升高,塑性下降.基于Johnson-Cook模型,建立了该锆钛合金动态压缩下的本构关系.     

Ti48Zr20Nb12Cu5Be15内生相非晶合金压缩性能研究

摘 要: 采用铜模喷铸法成功制备出内含β-Ti(Zr,Nb)晶体相的Ti48Zr20Nb12Cu5Be15内生相非晶合金,在室温环境下对其进行准静态和动态压缩力学性能测试,结合S-4800型扫描电镜(SEM)对压缩试样断口进行观察,并对不同应变率下的力学性能进行对比。结果表明：内生相非晶合金的结构为非晶基体和在非晶基体上均匀分布着的β-Ti(Zr,Nb)晶体相组成。Ti48Zr20Nb12Cu5Be15内生相非晶合金在准静态压缩时,随应变率的增加抗压强度有明显的提高,存在应变率硬化现象,表现出与一般非晶合金体系不同的应变率效应;在动态压缩条件下,动态抗压强度随着应变率的提高也有较明显的增加,表现为应变率硬化效应。由于内生相非晶合金在动态压缩条件下的绝热温升效应和非晶的碎化,导致在室温条件下Ti48Zr20Nb12Cu5Be15内生相非晶合金的动态压缩抗压强度和应变低于准静态压缩抗压强度和应变。     

锆基非晶合金电解质等离子体抛光工艺及废液处理

电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明：影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。     

ZrCuNiAlAg块体非晶合金动静态力学性能研究

采用万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)对Zr CuNiAlAg块体非晶合金的动静态力学性能进行了研究。结果表明:Zr CuNiAlAg块体非晶合金在准静态条件下,应变率对其压缩强度、弹性模量等影响不大;但从准静态到动态条件下,随着应变率的提高,应变率效应逐渐变得显著。Zr CuNiAlAg块体非晶合金在室温条件下呈脆性断裂特征,属于弹脆性材料,JH-2本构模型有望能很好的描述其不同应变率下的力学行为。     

Effects of Nb Addition on Glass-Forming Ability，Thermal Stability and Mechanical Properties of Ti-Based Bulk Metallic Glasses

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。     

铌添加对钛基大块金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性及机械特性的影响(英文)

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。     

添加Ni对Mg65Cu25Tb10非晶合金的影响

利用常规的金属型喷铸法制备出不同直径的Mg65Cu25-xNixTb10(x=0~10.0)非晶合金.利用X射线衍射、差热分析、准静态压缩试验和扫描电镜,分析了添加Ni元素对Mg-Cu-Tb非晶合金形成能力及力学性能的影响.结果表明,Ni的加入降低了Mg-Cu-Tb-Ni合金的非晶形成能力与热稳定性,但适量的Ni可以显著提高合金的断裂强度,其中Mg65Cu20Ni5Tb10的断裂强度达到了943 MPa,远高于原始的Mg65Cu25Tb10三元非晶合金.     

铍含量对钛基非晶复合材料摩擦行为的影响

通过真空电弧熔炼制备了一系列钛基非晶复合材料和钛基非晶合金,研究了合金中铍元素的含量对整体合金摩擦行为的影响。随着合金中铍元素的减少,非晶复合材料中的枝晶体积分数逐渐增加,整体合金的摩擦系数降低,但是合金的磨损率升高。所有材料的磨损表面都展现出了磨粒磨损的磨损机制,并且磨屑的尺寸随着枝晶体积分数的升高而逐渐降低。