三元Mg-Cu-Dy块状非晶合金的制备与力学性能

用铜模铸造法成功制备出直径为8 mm的Mg60Cu27Dy13镁基三元块状非晶合金.利用XRD和DSC等手段对Mg-Cu-Dy合金系的非品形成能力进行了分析并对其力学性能进行了测定.结果表明,Mg87-xCuxDy13(x=17,22,27,32)合金具有明显的玻璃转变温度Tg、较宽的过冷液相区△Tx=Tx-Tg及较高的约化玻璃转变温度Trg=Tg/T1,其中以Mg60Cu27Dy13,合金的非晶形成能力最强.该非品合金的压缩断裂强度(σf)为640 MPa.参数γ与这类合金的非晶形成能力具有良好的对应关系.     

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。     

新型Zr-Al-Ni-Cu块状非晶合金

依据非晶态合金与其相关相具有相近的电子浓度的规律，对Zr-A1-Ni-Cu系进行了电子浓度e／a=1．38的块状非晶成分的设计和制备，获得的块状非晶具有107K的大过冷度，表征非晶形成能力(GFA)的Trg值在0．58-0．64之间，最佳成分为Zr60．6A111．4Nil5．5Cu12.5，其GFA和热稳定性优于Inoue非晶合金，在相同电子浓度下，平均原子尺寸Ra=F0．1486nm，其GFA优于Ra为0．1496和0．1506nm的合金，表明原子尺寸因素对非晶形成能力有重要影响。     

铁基块状非晶合金的制备及性能

采用工业材料利用铜模浇注方法制备了直径为1．5mm的Fe60Co8Zr10Mo5W2B15块状非晶合金．利用XRD和DSC对非晶合金铸态结构及热稳定性进行了分析．该合金的玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx、过冷液相区△Tx(Tx-Tg)及约化玻璃转变温度Trg(Tg／Tm)分别为891K，950K，59K和0．62．Moessbauer谱为宽化、非对称的双线谱，表明该合金为顺磁性的非晶合金．该合金在3．5％NaCl溶液和1mol／L HCl溶液中表现出良好的抗腐蚀性能，电化学阻抗谱为单一的容抗弧．而且在3．5％NaCl溶液中测得的极化曲线上存在钝化区．合金硬度为HV1032．     

Zr基非晶合金力学性能的研究进展

Zr基非晶合金具有很强的非晶形成能力,可在小于103K/s临界冷却速率条件下获得.近年的研究表明,Zr基非晶合金具有高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性和优异的加工成形等性能,有着广阔的应用前景.本文总结了Zr基非晶合金的形成机理,着重对Zr基非品合金的力学性能、耐腐性能、加工性能等进行了综述.     

熔炼气氛中的氧含量对锆基非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

在氧气浓度(体积分数)分别为4.19％、0.838％、0.168％的熔炼气氛下熔炼成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12的母合金,采用铜型吸铸法将其制备成非晶合金棒状试样,研究了合金的非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律.结果表明:随着熔炼气氛中氧含量的减少,合金的晶化温度由653.7 K下降至645.1 K,过冷液相区宽度由85.8 K上升至94.3 K;非晶合金的最大抗压强度由1.82 GPa上升至1.94 GPa,塑性形变由2.29％提升至18.99％;随着氧含量的降低,Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12合金的非晶形成能力上升,力学性能得到提高.     

Cu基非晶合金的最新研究进展

Cu基非晶合金是一种高性能材料,本文从Cu基非晶合金体系、形成能力、影响因素、力学性能以及Cu基复合材料几个方面对Cu基非晶合金进展进行了综述,提出了Cu基非晶合金的发展方向,同时展望了Cu基块状非晶合金的工程应用前景。     

Fe-Co-Zr-W-B块状非晶合金热稳定性的研究

采用工业纯原料和水冷铜型真空吸铸法研制了直径2 mm的Fe61Co10Zr5W4B20,Fe63Co10Zr5W2B20,Fe63Co10Zr5W4B18三种铁基块状合金,采用X射线衍射法、差示扫描量热法研究了合金的结构和热稳定性,探讨了它们的非晶形成能力。试验结果表明:以上3种合金中,前两种成分的合金几乎均由非晶相组成,第一种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为542℃和617℃,过冷液相区宽度ΔTx达到了75 K;第二种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为521℃和611℃,过冷液相区宽度ΔTx高达90 K,两种铁基非晶合金(特别是第二种合金)具有高的热稳定性和大的非晶形成能力(GFA)。第三种合金由非晶和少量α-Fe晶体组成。     

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.     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

高Cu高强Zr基块体非晶合金的制备与力学性能

利用铜模铸造的方法制备了(Zr41.2Ti13.8Ni10Be22.5)1-x/87.5Cu12.5 x(x=1.6,6,11.2)块体非晶合金及其复相组织,分析了合金的相组成,热稳定性、力学性能及断口形貌.结果表明:随着铜含量的不断增多,尽管过冷液相区(ΔTx)逐渐增大,但非晶形成能力却不断下降.当合金的铜含量提高到18.5%时,非晶合金的压缩断裂强度达到2.2 Gpa,进一步增加铜含量到23.7%,压缩强度出现下降趋势.     

Tm对锆基块体非晶合金力学性能和腐蚀性能的影响

采用铜模负压吸铸工艺制备了(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xTm_x（x=0~5,原子分数）块体金属玻璃（BMG）合金,研究了Tm对合金力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明,当Tm含量增加到3%时,其玻璃形成能力（GFA）和压缩塑性显著提高,但过量Tm会降低GFA。x=3时合金的最大过冷液相区宽度为100 K,抗压强度为1669 MPa,塑性应变为21.01%,远高于Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12 BMG的各项性能（67 K、1439 MPa和5.90%）。然而,电化学测试结果表明,x=3时的合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的耐腐蚀性不佳,且其耐腐蚀性和力学性能随Tm含量的变化趋势与预期不同。可能是由于过量添加稀土元素Tm,容易形成更多的氧化物,导致点蚀加剧。进一步添加Tm可以提高Zr基BMG钝化膜的完整性和耐点蚀性能,但力学性能不理想。     

Zr基大块非晶喷射电解腐蚀特征的研究

利用透射电子显微镜(TEM)及场发射电镜纳米尺度成分分析技术(EDS分析)研究块状非晶Zr_(70)Cu_8Ti_7Ni_(15)喷射电解腐蚀特征.结果表明:在喷射电解腐蚀过程中,非晶内少量纳米级别的晶体相对于块状非晶基体较容易被腐蚀破坏.此外,经高氯酸乙醇溶液电解腐蚀后非晶中明显存在一些特殊非晶区域,其中含有大量非晶态氧化物,Ni大量流失,这些区域的形成是由于Cl离子点蚀引起的.     

不同元素掺杂对Zr基非晶形成能力及力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备成直径为3 mm的Zr63Cu17.5Ni10Al7.5TM2(TM=Y,Fe,Ti)合金圆棒.通过X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、力学性能及断口扫描(SEM)检测,结果表明Y、Fe、Ti元素微量掺杂可以得到完全非晶,Fe、Ti元素掺杂的试样具有较高的非晶形成能力和热稳定性(△...     

Al含量对ZrCuAl系非晶玻璃形成能力及热稳定性的影响

以ZrCuAl系非晶合金为研究对象,通过微量改变Al的含量,利用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热仪(DSC)等仪器对这些合金的结构、性质进行了表征,并研究了Al含量对母合金非晶形成能力和热稳定性的影响。结果表明,当a(Al)=8%时,样品非晶化程度最高,并且稳定性最强。     

Cu_(50-x)Zr_(40+x)Al_5Nb_5合金非晶形成能力、组织结构及力学性能研究

选择Cu50-x Zr40+x Al5Nb5(x=0,2,4,6)合金,研究主要元素成分变化对非晶形成能力和组织的影响,分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明,玻璃形成最优成分为Cu46Zr44Al5Nb5,ΔTx、Trg、γ参数分别为51.9 K,0.60,0.401,具有良好的热稳定性。全非晶结构的Cu46Zr44Al5Nb5合金其断裂强度高达1811 MPa,无明显宏观塑性变形;断口表面较平整,且伴有明显的脉络状花样大面积的分布在断面上,扩展方向一致。非晶-晶体复合结构的Cu44Zr46Al5Nb5合金具有较好综合力学性能,其断裂强度达到1747 MPa,塑性应变为3.94%;断口平滑区分布着大面积细密且深的脉络状花样,剪切带宽度约为40μm,与压缩轴向约成45°。Cu44Zr46Al5Nb5合金析出结晶相的尺寸小于剪切带的宽度,且分布均匀,外力加载时对非晶基体起到一定的增韧作用。结晶相的组织结构和尺寸分布决定了非晶-晶体复合材料的力学行为。     

微量元素对铜基块体金属玻璃形成能力的影响

研究微量元素的种类与添加量对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力的影响。X射线衍射仪和差示扫描量热仪的研究表明,添加2at%的Ag、Ti、Y或Nd都可以提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力;6at%的Ag替代Cu,金属玻璃棒的临界直径可从2mm增加到4mm;而复合添加2at%的Ag和Y也可以明显提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力。所以,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围可显著提高铜基块体金属玻璃的形成能力。     

W丝增强含Co锆基非晶复合材料的变形行为与力学性能

采用渗流铸造方法制备了W丝增强Zr-Ti-Cu-Be-Co非晶基复合材料，研究了复合材料的变形方式及力学性能。结果表明：W丝增强复合材料在准静态压缩条件下不仅保持了Zr-Ti-Cu-Be-Co非晶基体高的强度，而且表现出很高的塑性。与纯非晶相比提高了900％。随着W丝体积分数的增加，复合材料的变形方式由剪切滑移转变为W丝的弯曲和劈裂。复合材料的宏观塑性变形量与压缩过程中产生的剪切带数量成正比。W丝对非晶基体单一剪切带滑移的阻碍，促进多重剪切带的产生和扩展是复合材料产生大量塑性变形的微观机理。     

热力学和动力学因素对块体非晶合金玻璃形成能力的影响

从热力学和动力学原理出发,结合经典形核理论,阐述了焓变?Hf、熵变?Sf、Gibbs自由能的差?G、过冷熔体的黏度?和冷却速率等热力学与动力学因素对非晶合金玻璃形成能力的影响,以及这些参数之间的相关性,最后总结了由热力学与动力学因素引出的判断块体非晶合金玻璃形成能力的各种判据