大块非晶合金的电子束焊接

近年来已能用较低的冷却速度 (1～ 10 0Ｋ/ｓ)直接由熔体制取厚度 10ｍｍ左右的高玻璃形成能力的大块非晶合金。这种大块非晶合金也具有在晶化前很宽的过冷液相区和高变形率超塑性以及在过冷液相状态优良的加工性。在 2 0 0 1年日本熊本大学解决了大块非晶合金材料的焊接问题 ,     

Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金玻璃形成能力与力学性能

采用"二元共晶混合"法设计富Ti基Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒材。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究合金的玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高玻璃形成能力,其中Ti_(38)Cu_(45.26)Ni_(9.14)Zr_(7.6)合金最大临界直径为3 mm;Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力与Trg值关系较大,而与ΔTx、γ值关系较小。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti_(38)Cu_(45.26)Ni_(9.14)Zr_(7.6)非晶合金具有屈服强度1 937 MPa,断裂强度2 071 MPa,且具有0.6%的塑性,而Ti_(39)Cu_(43.8)Ni_(9.6)Zr_(7.6)非晶合金断裂机制为完全脆性断裂;对于完全脆性断裂的Ti_(39)Cu_(43.8)Ni_(9.6)Zr_(7.6)非晶合金,主剪切面和次剪切带可能同时发生。     

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。     

ZrCuAlSi大块非晶合金形成及力学性能

通过铜模铸造法制备(Zr47Cu44Al9)100-xSix(x=0,0.5,1.5,2.5)大块非晶合金.利用差热分析、X射线衍射、显微硬度和室温压缩试验.研究分析添加Si元素对Zr47Cu44Al9合金非晶形成能力、热稳定性及力学性能的影响.结果表明,适量Si的加入能显著提高非晶合金的热稳定性,当Si的加入量为1.5时,合金具有最大的非晶形成能力,其纯非晶试样的临界尺寸由Zr47Cu44Al9的4 mm增大到(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5的6 mm.Si提高非晶形成能力的原因主要是抑制了引起异质形核的CuZr相的形成与析出.力学性能实验显示,显微硬度(Hv)随Si的加入由Zr47Cu44Al9合金的5850MPa增呔到(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5合金的6220 MPa,(Zr47Cu44Al9)98.5Si1.5合金的断裂强度为1862 MPa.     

大块非晶合金的研究历程

本文简述了大块非晶合金的发展过程和该领域的最新研究进展,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制,介绍了目前常用的制备方法、大块非晶合金优异的性能和应用前景,并分析了其产业化的可行性。     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的制备及其力学性能

利用电弧炉制备一系列(Zr_(51.6)Cu_(48.4))_(100-x)Al_x(x=6.0～10.0, 摩尔分数,%)大块非晶合金,利用示差扫描量热仪、X射线衍射仪和金相显微镜研究Al的含量对其非晶形成能力的影响.结果表明:当铝的含量为9.0%时,合金具有最优的非晶形成能力.适量铝的加入不仅能够抑制初生相CuZr的析出,而且还能有效地抑制其长大.临界冷却速率的经验公式计算结果显示该合金的临界冷却速率为10 K/s,室温压缩力学性能显示其断裂强度为1.9 GPa,且有0.5%的塑性变形,式为韧性剪切断裂.     

大块非晶合金制备原理与技术

利用形核理论，对人块非晶合金的形成条件、控制因素、合金成分设计思路、制备原理与技术等进行了分忻与讨论。非均匀形核的避免和均匀形核的抑制是大块非晶合金成功制备的充分必要条件，前者要通过外部熔炼条件的有效控制来实现，包括：熔炼提纯、合理的冷却介质和惰性气氛保护等：后者要通过合理的成分设计来实现，包括：多组元、高原子尺寸比、人负混合热、低熔点组元或低熔点共晶。     

在石墨坩埚电弧炉中制备大块非晶合金

通过对水冷锅坩埚电弧熔炼吸注成型工艺制备大块非晶过程中不利因素的分析，采用该工艺获得了直径达20mm的锆基大块非晶棒材，试验表明，采用石墨坩埚熔炼可以进一步提高熔炼过程中温度和成分的均匀性，并改善有利于非晶形成的冷却条件。     

Zr含量对非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0,0.05,0.1)棒状非晶合金。通过X射线衍射(XRD)、差示扫描热量法(DSC)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究其非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律。结果表明:随着Zr含量的提高,合金的过冷液相区宽度ΔTx减小,热稳定性下降;约化玻璃转变温度Trg和参数γ均随着Zr含量的提高而下降,非晶形成能力下降;在x=0时,断裂强度、塑性应变和抗压强度均达到最大值,分别为1 531 MPa、14.61%和1 838 MPa;而在x=0.1时,塑性应变和抗压强度则分别达到最小值5.06%和1 495 MPa;试样的室温准静态压缩力学性能随Zr含量的增加而下降。     

富铁Fe-Nd-Al系大块非晶合金的制备及其性能

利用普通的铜模铸造制备了一系列富Fe的Fe-Nd-Al块状非晶合金,采用X射线衍射仪、差示量热扫描仪、振动样品磁场仪和Instron万能材料试验机研究了Fe-Nd-Al块状非晶合金的热稳定性、室温磁性和力学性能。结果表明：Fe50Nd35Al15、Fe45Nd40Al15和Fe42.5Nd42.5Al15块状非晶合金的△Tm（△Tm=Tm-Tx）和晶化开始温度（Tx）与熔点（Tm）的比值分别为106、90和64K及0.88、0.90和0.93;其临界尺寸分别为1.5、3和4mm。此外,随Fe含量的减少,大块非晶的非晶形成能力和硬磁性能提高,但其力学性能有所下降。     

Nanoindentation Mechanical Properties of Indium-Alloyed Cu-Based Bulk Metallic Glasses

In this paper, two Indium-alloyed Cu-based bulk metallic glasses, Cu₅₄Zr₃₇Ti₈In₁ and Cu₅₀Zr₃₇Ti₈In₅, have been evaluated with nanoindentation testing. Both bulk metallic glasses have homogenous nature in structure. Both hardness and Young’s modulus of bulk metallic glasses do not show a loading rate-dependent. Addition of In decreases hardness and Young’s modulus, but increases creep-resistance of bulk metallic glasses. Indentation creep of two bulk metallic glasses has also been investigated. The displacement-time curves of creep processes were described with generalized Kelvin model. The creep displacement, compliance spectrum, and retardation spectrum for each bulk metallic glass were discussed comparatively. The results showed that Cu₅₀Zr₃₇Ti₈In₅ has better creep-resistance at room temperature and a more relaxed state.     

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.     

FeMoCrPC非晶态合金的制备及其性能研究

通过Fluxing提纯技术和J-quenching快速凝固技术相结合的方法制备Fe_(80-x-y)Mo_xCr_yP_(13)C_7(x=3,y=0;x=5,y=0;x=7,y=0;x=5,y=5;x=5,y=10;x=0,y=5,a(%))块体非晶态合金,研究Mo和Cr部分置换Fe对合金性能的影响。结果表明,用Mo和Cr适量置换Fe可以有效提高合金的玻璃化形成能力,但过量置换将导致玻璃化形成能力下降;随着Mo和Cr含量的增加,合金的玻璃转变温度(T_g)和起始晶化温度(T_x)均增加,合金热稳定性提高;随着Mo含量的增加,合金抗腐蚀性能先增加后减小,当Mo含量a(%)为5%时合金抗腐蚀性能最好,随着Cr含量的增加,合金抗腐蚀性能提高。     

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.     

Zr-Al-Co-Er-Cu系块体非晶合金的形成及其力学性能和腐蚀行为

制备了具有高非晶形成能力的Zr-Al-Co-Er-Cu系非晶块体合金,并研究了Cu元素对Zr-Al-Co-Er块体非晶合金的形成、力学性能和腐蚀行为的影响。研究表明以适量的Cu元素替代Zr-Al-Co-Er合金的Co元素有利于非晶形成能力的提高和力学性能的改善。其中,Zr49Al20Co23Er6Cu2非晶合金的临界直径达6mm,压缩断裂强度达到1950MPa,表现出1.4%的塑性变形。Zr49Al20Co25-xEr6Cux(x=0～8at%)非晶合金在1mol/LH2SO4、3%NaCl(质量分数,下同)溶液中的均发生自钝化,并且具有较低的钝化电流密度。Cu含量的变化对Zr-Al-Co-Er-Cu非晶合金的腐蚀行为没有明显影响。     

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。     

过热处理时间对Zr-Cu基大块非晶合金力学性能的影响

在一定初始温度下经过不同时间的熔体过热处理,利用铜模吸铸法,制备纯非晶合金Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8棒状试样,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热分析仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究过热处理对其力学性能的影响。结果表明,在一定的处理时间范围内,随着处理时间的增长,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金原子排列的混乱度增加,非晶合金的平均自由体积增加,Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的变形局域化程度降低,变形能力随之增强,非晶合金的断裂强度和塑性得到了提高。     

新型块体铁基非晶合金的形成与性能

利用铜模铸造法制备了(Fe100-xCox)74Mo6P10C7.5B2.5(x=0-15)新型块体铁基非晶合金。Fe-Co-Mo-P-C-B系块体非晶合金具有临界直径为4mm的高非晶形成能力,以及维氏硬度为10.6～10.85GPa的高硬度和饱和磁感应强度为0.98～1.07T的优异性能。研究结果表明,非晶合金硬度及饱和磁感应强度都随着Co含量的提高逐渐增加。合金的非晶形成能力则与Co的含量密切相关。适量Co的添加扩大非晶合金的过冷液体区间(ΔTx)及增加γ值,从而提高非晶合金的热稳定性及其非晶形成能力。     

新型Y-Fe-Co-B大块非晶合金的制备与磁性能研究

用水冷铜模吸铸方法制备了最大截面直径为2mm的Y6Fe60.5Co11.5B22铁基大块非晶合金，研究了冷却速率对合金磁性能的影响，分析并计算了合金的临界冷却速率。大块Y6Fe6.5Co11.5B22非晶合金具有良好的软磁性能：其矫顽力Hc=2．53A／m，饱和磁化强度Ms=1．24T，初始磁化率明显高于相同成分的晶态合金。热稳定性分析表明，该合金具有较高的非晶形成能力，其形成非晶的临界冷却速率（Rc）约为119K／s。     

含钴锆基块状非晶合金的制备与力学性能

采用水淬法制备了Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Co块状非晶合金(BMGs)。使用XRD进行相分析，采用热分析仪进行玻璃转变温度、晶化温度和热稳定性等的测定，用SEM观察试样压缩后的外表面和断口形貌。研究了Co对Zr—Ti—Cu—Ni—Be合金非晶形成能力(GFA)、热稳定性及力学性能的影响。结果表明：含Co的所有Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs都有1个明显的玻璃转变点和宽的过冷液相区(△T）。Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5合金具有和Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金相当的△T；Co的添加明显提高Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的力学性能，含Co量大于10at％的Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的压缩断裂强度（σf）超过2000MPa，Zr38Ti17Co22.5Be22.5合金的σf达到2230MPa，比Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金的σf提高23％。