非晶态金属的结构与合金的玻璃形成能力

本文提出了一种非晶态金属的微观结构模型—Cluster模型,根据此模型的统计热力学计算导出了一个表征合金玻璃形成能力(GFA)的参量: α_c=[1-2.08/Φ_m]T_g/T_m其中T_g为玻璃转变温度,T_m为熔点,Φ_m为合金的熔化熵,α_c值越大合金越易形成非晶态。这个新的合金GFA判据不但为过去的几种GFA经验判据提供了理论依据,而且比它们更合理,准确     

稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响

适量的Gd掺杂可提高Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金的玻璃形成能力,当Gd元素掺杂量(原子分数)为1%时,即(Zrs0.7Cu28Ni9Al12.3)99Gd1,柱状非晶合金直径可达16 mm(不掺杂时为14 mm).稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性变形能力.随着Gd含量的增加,其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式,且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

Co对Fe-B-Y-Nb块体非晶合金玻璃形成能力及软磁性能的影响

采用吸铸法制备了直径为2-5 mm的[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)合金棒.XRD测试表明,用适量的Co替换Fe可有效提高原始合金(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4的玻璃形成能力,拓宽非晶形成范围.热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(Fg≥2850 K)和宽广的过冷液态区(△Tx≥297 K).此外,Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能,其中成分为[(Fe0.9Co0.1)71.2B24Y4.8]96Nb4的非晶合金的饱和磁化强度Ms达到26.6 kA/m,矫顽力Hc仅为59 A/m.热磁实验表明,随着Co含量的增加,非晶合金的Curie温度不断升高,最大值达到577 K,与初始合金相比提高了100 K,显著改善了原体系的热磁性能.     

Zr,Nb对Fe—B合金非晶形成能力的影响

根据获得高玻璃形成能力（ＧＦＡ）非晶合金的多元化理论,研究了Ｚｒ,Ｎｂ对二元Ｆｅ－Ｂ非晶合金ＧＦＡ的影响,结果表明,高Ｂ含量Ｆｅ－Ｂ非晶合金中加入适量Ｚｒ能够促进玻璃态转变,三元Ｆｅ－Ｂ－Ｚｒ非晶合金中加入少量Ｎｂ能够有效地提高其ＧＦＡ,多元化是促进非晶合金玻璃态转变和提高其ＧＦＡ的有效方法。     

EFFECT OF Gd ADDITION ON THE GLASS FORMING ABILITY AND MECHANICAL PROPERTIES IN A Zr–BASED BULK AMORPHOUS ALLOY

适量的Gd掺杂可提高Zr_50.7Cu₂₈Ni₉Al_12.3块体非晶合金的玻璃形成能力, 当Gd元素掺杂量 (原子分数) 为1%时, 即(Zr_50.7Cu₂₈Ni₉Al_12.3)₉₉Gd₁, 柱状非晶合金直径可达16 mm (不掺杂时为14 mm). 稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性 变形能力. 随着Gd含量的增加, 其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式, 且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

铝元素的添加对锆基合金非晶形成能力影响的电子结构模型

通过构建非晶合金的团簇模型，利用离散变分法从电子层次研究了Al元素对Zr-Cu非晶合金中团簇稳定性的影响。结果表明，Al原子的引入提高了团簇中原子间的亲和力，并且随着Al原子数的增加，亲和力增大，导致新的团簇产生，从而破坏了非晶的团簇结构，Al含量对Zr-Al-Ni非晶合金的稳定性的影响可通过Fermi能级处的态密度大小来反映。     

Nb对Zr基块体非晶合金热稳定性、非晶形成能力及机械性能的影响

利用水冷铜模铸造法成功制备了(Zr70Ni10Cu20)90-xNbxAl10(x=0,2,5,7)块体非晶合金,采用XRD,DSC和DTA研究了Nb对该合金体系热稳定性和非晶合金形成能力(GFA)的影响．结果表明,适量Nb的添加可有效提高该合金的GFA和热稳定性．当Nb含量为x=2时,合金具有最宽的过冷液态区(△Tx=119K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx／(Tg T1)=0．435),Nb的适量添加也有利于提高块体非晶合金的强度和塑性应变,其中x=2的块体非晶的抗压强度和断裂应变量分别达到1783MPa和11．1％。     

Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Fe块体非晶合金及非晶基纳米复合材料的形成及其性能

采用水淬法制备出了块状、高强度Ｚｒ－Ｔｉ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｂｅ－Ｆｅ非晶合金,研究了铁原子组元对Ｚｒ－Ｔｉ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｂｅ－Ｆｅ块体非晶形成能力硬度、磁化率及其热稳定性的影响。结果表明,当Ｆｅ含量超过１０％（原子分数）时,在合适的冷却速率下可以区得含有钠米晶凿的非晶基复合材料。     

非晶态合金的结构弛豫过程

考虑到非晶态合金（Ｐｄ_（８０）Ｓｉ_（２０），Ｎｉ_（８０）Ｐ_（２０））结构上存在的涨落将导致弛豫激活能谱呈现为一种宽的关联分布，从而修正了传统的激活能模型，并由此得到了４种类型的弛豫函数．结合非晶态合金的等温时效内耗衰减实验规律，（弛豫函数Ｍ（ｔ）＝ｅｘｐ（－Ｃｔ~β）），讨论了指数（β）对退火温度的依赖关系．     

INFLUENCE OF Co ON THE GLASS FORMING ABILITY AND SOFT MAGNETIC PROPERTY OF Fe–B–Y–Nb BULK AMORPHOUS ALLOY

采用吸铸法制备了直径为2---5 mm的[(Fe_1-xCo_x)_71.2B₂₄Y_4.8]₉₆Nb₄ (x=0, 0.1, 0.2, 0.3和0.4) 合金棒. XRD测试表明, 用适量的Co替换Fe可有效提高原始
合金 (Fe_71.2B₂₄Y_4.8)₉₆Nb₄ 的玻璃形成能力, 拓宽非晶形成范围. 热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(T_g≥850 K) 和宽广的过冷液态区 (Δ T_x≥97 K). 此外, Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能, 其中成分为[(Fe_0.9Co_0.1)_71.2B₂₄Y_4.8]₉₆Nb₄的非晶合金的饱和磁化强度M_s达到26.6 kA/m, 矫顽力H_c仅为59 A/m.热磁实验表明, 随着Co含量的增加, 非晶合金的Curie温度不断升高, 最大值达到577 K, 与初始合金相比提高了100 K, 显著改善了原体系的热磁性能.     

高过冷度Zr-Cu-Ni-Al-Hf-Ti块体非晶合金

以Hf和Ti作为替换元素对Zr60Cu20Nil0Al10非晶合金进行了掺杂(替换法)研究．结果表明，掺杂元素含量有一最佳范围，其中，Ti的最佳含量约为2％(原子分数)左右，而Hf的最佳含量为3％．在最佳含量时二者都具有明显的扩大合金过冷温度区间ΔTx的作用．超过最佳掺杂量，会使非晶相变得不稳定，促进某些晶化相的形成，从而降低ΔTx．当采用Hf和Ti两种元素的最佳含量联合掺杂时，稳定非晶相的作用更加明显，并且ΔTx提高的幅度大于两种元素单独掺杂时的效果．ΔTx最大(144℃)的成分为：Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2，该合金Tg＝357℃，Tx＝501℃，Trg＝0．59．     

Nb、Ta等元素对Zr基大块非晶非晶形成能力及耐腐蚀性影响机理研究

  用计算机编程构造了Zr基非晶合金包含二十面体原子团簇的Zr₂Ni晶体相.用Zr₂Ni晶体相中以Ni原子为中心的二十面体原子团簇模拟Zr基非晶中二十面体团簇.应用实空间的递归方法计算了合金元素取代二十面体原子团簇中心和顶角位置原子时的局域态密度、二十面体原子团簇中中心Ni原子与其近邻合金元素Nb、Ta、Ti、V的总键级积分及团簇的费米能级.结果表明,Nb、Ta、Ti和V取代Zr原子后使其与Ni的键级积分有所降低,使合金的非晶形成能力下降,但Nb、Ta对合金的非晶形成能力影响不大;Nb、V取代Zr使费米能级升高,可使Zr基非晶容易钝化,提高耐蚀性;Ta对Zr基非晶的耐蚀性影响不大.而Ti使Zr基非晶的钝化能力下降.综合合金元素对非晶形成能力和耐腐蚀性的影响,Nb是最有益的合金元素,即在Zr基非晶中,通过加入少量的Nb元素,可以制备出具有较高耐腐蚀性的大块非晶.     

Al-Co-Y体系中富Al区非晶相的形成与结构演化

系统研究了铝基非晶态合金Al-Co-Y体系中富Al区的非晶形成能力.形成非晶结构最佳成分为AlssCosY7,条带临界厚度为230μm.此体系的玻璃形成能力对合金成分十分敏感.具有高的玻璃形成能力的合金未呈现出明显的玻璃转变特征.相对Trg和△Tx判据,"相选择"理论在寻找最佳合金成分和表征玻璃形成能力与成分的关系中更为有效.在非晶相的形成过程中,其主要竞争相为fcc-Al,Al3Y和Al9 Co2相.     

大块非晶合金的研究进展

综述了大块非晶的形成原理和成分特点,介绍了块状非晶的制造工艺,简要叙述了几类大体积非晶合金的磁性能。     

非晶态合金晶化过程的一种新微观机制SCIEI

根据对非晶态合金微观结构的分析和原位加热TEM观察非晶态Ni-P合金薄膜动态晶化过程的实验结果,本文提出了一个新的晶化微观机制,即非晶态合金的晶化过程由两个不同过程组成;(1)单原子由非晶态问晶胚(或晶体)表面的扩散过程;(2)有序原子团的长大及切变合并或切变沉积过程。部分晶化非晶态Ni-P合金的TEM观察结果为新晶化微观机制的适用性提供了证据。并用此机制解释了晶化过程中的初生晶体结构形态等实验结果。     

非晶态合金晶化过程中晶体长大速率的数学表达式

根据前文提出的晶化微观机制,导出了非晶态合金晶化过程中晶体长大速率的数学表达式。用此表达式圆满地解释了Nunogaki、Heimendahl以及我们的实验结果,并能模拟原位加热时非晶态Ni-P合金薄膜晶化过程中的晶体长大过程及晶体长大尺寸与时间的关系。根据此表达式,讨论了影响晶体长大速率的因素,如温度、时间及非晶态合金的微观结构等。     

A MATHEMATICAL EXPRESSION OF CRYSTAL GROWTH RATE DURING CRYSTALLIZATION OF AMORPHOUS ALLOYS

A mathematical expression of the crystal growth rate during crystallization of the amorphousalloys was derived from the micromechanism of crystallization newly developed by theauthors. Thus, the satisfactory explanation of the experimental results obtained by Nunogakiet al., Heimendahl et al. and the authors might be found. It seems also to be modelled with theexpression for the crystal growth and the crystal size influenced by time during thecrystallization of amorphous Ni-P alloy foil at in situ heating. Based on the expression, thefactors influencing the crystal growth rate, such as temperature, time and microstructure ofamorphous alloys have been discussed.     

Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx块状非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性

用铜模铸造方法制备了不同尺寸的Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx(x=0,1,3,5)块状非晶合金，采用X射线衍射（XRD）、扫描差热分析（DSC）和透射电镜（TEM）分别为Zr55Al10Cu30Ni5-xPdx块状非晶样品的结构、热稳定性和微观组织进行了研究。结果表明：x=1时，合金具有最高的过冷液相区（高达100K）及最大的热稳定性，而对合金的玻璃形成能力影响不大，这说明用适量的Pd代表Zr55Al10Cu30Ni5合金中的Ni会提高合金的热稳定性；x=3时，合金的热稳定性有所提高，但降低了合金的玻璃形成能力；x=5时，非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力同时降低。     

Amorphous-crystalline transition layers formation during quenching of Fe61Co7Zr10Mo5W2B15melt

New Fe-based multicomponent amorphous alloys have been developed recently based on empirical rules for large glass forming ability(GFA).In the present investigation,the master alloy ingot with the nominal composition of Fe61Co7Zr10Mo5W2B15(mole fraction,%)was prepared by arc-melting under Ti-gettered Ar atmosphere. The Fe-based uttons with different transverse cross sections were fabricated by arc-melting method,and the d2.5mm Fe-based rods were manufactured by injection technique.Characterization of the ingots and the parameters associated with the thermal stability were carried out by X-ray diffractometry(XRD)and high temperature differential scanning calorimeter(DSC),respectively.The interval of the supercooled liquid region is 39K for the Fe-based alloy.The GFA of Fe-based alloys is relatively lower,to the buttons obtained are all crystallized.The Fe-based rod exhibites a high Vickers hardness up to HV 1329.In addition,and amorphous-crystalline transition layers are observed in the rod.This transition zone is caused by unhomogeneous temperature distribution and relatively lower GFA for Fe-based alloys.     

Cu74Ni12—xSnxP14合金的非晶形成趋势

用X射线衍射(XRD)和差动扫描量热(DSC)法研究了Sn对液态淬火Cu_(74)Ni_(12-x)Sn_xP_(14)合金非晶形成能力的影响,并从动力学和结构化学方面进行了分析,结果表明,适量添加Sn可使合金非晶形成能力得到改善,在x=2—6at-％Sn的成分范围内得到完全非晶组织。